Induktiivsidestatud võnkeahelad

Mõelge kahele võnkeahelale, mis on paigutatud üksteise suhtes nii, et energiat saab üle kanda esimesest ahelast teise ja vastupidi.

Ostsillaatorahelaid sellistes tingimustes nimetatakse sideahelateks, kuna ühes ahelas toimuvad elektromagnetvõnked põhjustavad teises ahelas elektromagnetvõnkumisi ning energia liigub nende ahelate vahel nii, nagu oleks need ühendatud.

Mida tugevam on ühendus ahelate vahel, seda rohkem energiat ühelt ahelalt teisele kantakse, seda intensiivsemalt ahelad üksteist mõjutavad.

Silmusühenduse suurust saab kvantifitseerida kontuuri sidestusteguri Kwv abil, mida mõõdetakse protsentides (0 kuni 100%). Ahelühendus on induktiivne (trafo), autotransformaator või mahtuvuslik. Selles artiklis käsitleme induktiivset sidumist, see tähendab olekut, kus ahelate koostoime toimub ainult magnetilise (elektromagnetilise) välja tõttu.

Induktiivset sidumist nimetatakse ka trafo sidumiseks, kuna see toimub ahela mähiste vastastikuse induktiivse toime tõttu üksteisele, nagu trafos, selle ainsa erinevusega, et võnkeahelaid ei saa põhimõtteliselt nii tihedalt siduda, kui seda võib täheldada tavalise trafo puhul.

Ühendatud vooluahelate süsteemis toidab ühte neist generaator (vahelduvvooluallikast), seda vooluahelat nimetatakse primaarahelaks. Joonisel on primaarahel see, mis koosneb elementidest L1 ja C1. Primaarahelast energiat saavat vooluringi nimetatakse sekundaarahelaks, joonisel on seda kujutatud elementidega L2 ja C2.

Lingi konfiguratsioon ja silmuse resonants

Kui vool I1 primaarahela mähises L1 muutub (kasvab või väheneb), muutub selle mähise ümber oleva magnetvälja B1 induktsiooni suurus vastavalt ja selle välja jõujooned ületavad sekundaarmähise L2 pöördeid. ja seetõttu, vastavalt elektromagnetilise induktsiooni seadusele, indutseerida selles EMF, mis põhjustab voolu I2 mähises L2. Seetõttu selgub, et just magnetvälja kaudu kantakse primaarahela energia sekundaarahelasse, nagu trafos.

Praktiliselt ühendatud silmustel võib olla konstantne või muutuv ühendus, mis realiseeritakse silmuste valmistamise meetodil, näiteks võib silmuste mähised olla keritud ühisele raamile, olles fikseeritud statsionaarselt või on võimalus füüsiliseks poolide liikumine üksteise suhtes, siis on nende suhe muutuv. Muutuva lüli mähised on skemaatiliselt näidatud neid ristuva noolega.

Seega, nagu eespool märgitud, peegeldab mähiste sidestuskoefitsient Ksv ahelate omavahelist ühendamist protsentides, praktikas, kui kujutame ette, et mähised on samad, näitab see, kui suur osa magnetvoost F1 mähis L1 langeb samuti poolile L2. Täpsemalt näitab sidestuskoefitsient Ksv, mitu korda on teises vooluringis indutseeritud EMF väiksem kui selles tekitatav EMF, kui selle loomisel oleksid kaasatud kõik pooli L1 magnetjõujooned.

Maksimaalsete saadaolevate voolude ja pingete saamiseks ühendatud ahelates peavad need jääma üksteisega resonantsis.

Resonants ülekande (esmase) ahelas võib olenevalt primaarahela seadmest olla voolude resonants või pinge resonants: kui generaator on ahelaga ühendatud järjestikku, siis on resonants pinges, kui paralleelselt - voolude resonants. Tavaliselt esineb sekundaarahelas pingeresonants, kuna mähis L2 ise toimib tõhusalt sekundaarahelaga järjestikku ühendatud vahelduvvoolu pingeallikana.

Olles seostanud silmuseid teatud CWS-iga, toimub nende häälestamine resonantsile järgmises järjekorras. Primaarahel on häälestatud resonantsi saamiseks primaarahelas, st kuni maksimaalse voolu I1 saavutamiseni.

Järgmine samm on seada sekundaarahel maksimaalsele voolule (maksimaalne pinge C2 juures). Seejärel reguleeritakse primaarahelat, kuna mähise L2 magnetvoog F2 mõjutab nüüd magnetvoogu F1 ja primaarahela resonantssagedus muutub veidi, kuna ahelad töötavad nüüd koos.

Ühe ploki osana ühendatud vooluahelate seadistamisel on mugav kasutada samaaegselt reguleeritavaid kondensaatoreid C1 ja C2 (skeemiliselt tähistatakse ühise rootoriga reguleeritavaid kondensaatoreid neid ristuvate kombineeritud punktiirnooltega). Teine reguleerimisvõimalus on suhteliselt väikese mahutavusega lisakondensaatorite ühendamine paralleelselt peamisega.

Samuti on võimalik reguleerida resonantsi, reguleerides keritud mähiste induktiivsust, näiteks liigutades südamikku pooli sees. Selliseid "timmitavaid" südamikke tähistavad katkendlikud jooned, mida läbib nool.

Kettide toimemehhanism üksteisele

Miks sekundaarahel primaarahelat mõjutab ja kuidas see juhtub? Sekundaarahela vool I2 tekitab oma magnetvoo F2, mis läbib osaliselt mähise L1 pöördeid ja indutseerib selles EMF-i, mis on suunatud (Lenzi reegli järgi) voolu I1 vastu ja seetõttu püüame seda vähendada, see otsib lisatakistuseks primaarahelat, st sisseviidud takistust.

Kui sekundaarahel on häälestatud generaatori sagedusele, on selle esmasesse vooluringi tekitatav takistus puhtalt aktiivne.

Sisestatud takistus osutub suuremaks, mida tugevamad on ahelad, st mida rohkem Kws, seda suurem on sekundaarahela poolt primaarvoolule sisestatav takistus. Tegelikult iseloomustab see sisestustakistus sekundaarahelasse ülekantud energia hulka.

Kui sekundaarahel on häälestatud generaatori sageduse suhtes, on selle poolt tekitatud takistusel lisaks aktiivsele ka reaktiivne komponent (mahtuvuslik või induktiivne, olenevalt ahela hargnemissuunast) .

Kontuuridevahelise ühenduse suurus

Vaatleme sekundaarahela voolu graafilist sõltuvust generaatori sagedusest ahelate sidestusteguri Kww suhtes. Mida väiksem on kontuuride side, seda teravam on resonants ja Kww suurenedes lamendub esmalt resonantskõvera tipp (kriitiline sidestus) ning seejärel, kui sidestus muutub veelgi tugevamaks, omandab see topelttagalise välimuse.

Kriitiline ühendus loetakse optimaalseks sekundaarahela suurima võimsuse saamise seisukohalt, kui ahelad on identsed. Sellise optimaalse režiimi sidumistegur on arvuliselt võrdne sumbumise väärtusega (ahela Q Q-teguri pöördväärtus).

Tugev ühendus (kriitilisem) moodustab resonantskõvera languse ja mida tugevam on see ühendus, seda suurem on sageduslangus. Ahelate tugeva ühenduse korral kantakse primaarahela energia üle sekundaarahelasse efektiivsusega üle 50%; seda lähenemist kasutatakse juhtudel, kui vooluahelast ahelasse on vaja üle kanda rohkem võimsust.

Nõrk sidestus (vähem kui kriitiline) annab resonantskõvera, mille kuju on sama, mis üksikahelal. Nõrka sidestust kasutatakse juhtudel, kui primaarahelast ei ole vaja suure efektiivsusega olulist võimsust sekundaarahelasse üle kanda ning on soovitav, et sekundaarahel mõjutaks primaarahelat võimalikult vähe.Mida suurem on sekundaarahela Q-tegur, seda suurem on selles resonantsi voolu amplituud. Nõrk lüli sobib mõõtmiseks raadioseadmetes.