Induktyviai sujungtos virpesių grandinės

Apsvarstykite dvi svyruojančias grandines, išdėstytas viena kitos atžvilgiu, kad energija galėtų būti perkelta iš pirmosios grandinės į antrąją ir atvirkščiai.

Osciliatorių grandinės tokiomis sąlygomis vadinamos sujungtomis grandinėmis, nes vienoje iš grandinių atsirandantys elektromagnetiniai virpesiai sukelia elektromagnetinius virpesius kitoje grandinėje, o energija tarp šių grandinių juda taip, lyg jos būtų sujungtos.

Kuo stipresnis ryšys tarp grandinių, tuo daugiau energijos perduodama iš vienos grandinės į kitą, tuo intensyviau grandinės veikia viena kitą.

Kilpų sujungimo dydį galima kiekybiškai įvertinti kilpos sujungimo koeficientu Kwv, kuris matuojamas procentais (nuo 0 iki 100%). Grandinės jungtis yra indukcinė (transformatorinė), autotransformatorinė arba talpinė. Šiame straipsnyje mes apsvarstysime indukcinį ryšį, tai yra būseną, kai grandinių sąveika vyksta tik dėl magnetinio (elektromagnetinio) lauko.

Indukcinė jungtis taip pat vadinama transformatoriaus jungtimi, nes ji vyksta dėl abipusio indukcinio grandinės apvijų veikimo, kaip transformatoriuje, su vieninteliu skirtumu, kad svyruojančių grandinių iš principo negalima sujungti taip glaudžiai, kaip galima pastebėti įprastame transformatoriuje.

Sujungtų grandinių sistemoje viena iš jų maitinama generatoriumi (iš kintamosios srovės šaltinio), ši grandinė vadinama pirmine grandine. Paveiksle pirminė grandinė yra ta, kurią sudaro elementai L1 ir C1. Grandinė, kuri gauna energiją iš pirminės grandinės, vadinama antrine grandine, paveiksle ji pavaizduota elementais L2 ir C2.

Ryšio konfigūracija ir kilpos rezonansas

Keičiant srovei I1 pirminės kilpos ritėje L1 (padidėjus arba mažėjant), atitinkamai pasikeičia magnetinio lauko B1 indukcijos dydis aplink šią ritę ir šio lauko jėgos linijos kerta antrinės ritės L2 posūkius. ir todėl, pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnį, sukelkite jame EML, kuris sukelia srovę I2 ritėje L2. Todėl paaiškėja, kad būtent per magnetinį lauką energija iš pirminės grandinės perduodama antrinei, kaip ir transformatoriuje.

Praktiškai sujungtos kilpos gali turėti pastovų arba kintamą jungtį, kuri realizuojama kilpų gamybos būdu, pavyzdžiui, kilpų ritės gali būti suvyniotos ant bendro rėmo, fiksuojamos stacionariai arba yra galimybė fiziškai ritių judėjimas vienas kito atžvilgiu, tada jų santykis yra kintamas. Kintamos jungties ritės pavaizduotos schematiškai su jas kertančia rodykle.

Taigi, kaip pažymėta aukščiau, ritių sujungimo koeficientas Ksv atspindi grandinių sujungimą procentais, praktiškai, jei įsivaizduosime, kad apvijos yra vienodos, tai parodys, kiek magnetinio srauto F1 ritė L1 taip pat patenka ant ritės L2. Tiksliau, sujungimo koeficientas Ksv parodo, kiek kartų antroje grandinėje sukeltas EML yra mažesnis už tą EML, kurį būtų galima joje sukelti, jei ją kuriant dalyvautų visos ritės L1 magnetinės jėgos linijos.

Norint gauti maksimalias galimas sroves ir įtampas prijungtose grandinėse, jos turi išlikti rezonanse vienas su kitu.

Rezonansas perdavimo (pirminėje) grandinėje gali būti srovių rezonansas arba įtampų rezonansas, priklausomai nuo pirminės grandinės įtaiso: jei generatorius prijungtas prie grandinės nuosekliai, tada rezonansas bus įtampa, jei lygiagrečiai - srovių rezonansas. Paprastai antrinėje grandinėje bus įtampos rezonansas, nes pati ritė L2 veiksmingai veikia kaip kintamosios srovės įtampos šaltinis, nuosekliai prijungtas prie antrinės grandinės.

Susiejus kilpas su tam tikra CWS, jų derinimas į rezonansą atliekamas tokia tvarka. Pirminė grandinė sureguliuojama taip, kad gautų rezonansą pirminėje kilpoje, ty tol, kol bus pasiekta maksimali srovė I1.

Kitas žingsnis – antrinėje grandinėje nustatyti maksimalią srovę (didžiausia įtampa ties C2). Tada sureguliuojama pirminė grandinė, nes magnetinis srautas F2 iš ritės L2 dabar veikia magnetinį srautą F1, o pirminės kilpos rezonansinis dažnis šiek tiek pasikeičia, nes dabar grandinės veikia kartu.

Patogu tuo pačiu metu turėti reguliuojamus kondensatorius C1 ir C2, kai nustatomos sujungtos grandinės, pagamintos iš vieno bloko (schematiškai reguliuojami kondensatoriai su bendru rotoriumi žymimi kombinuotomis juos kertančiomis punktyrinėmis rodyklėmis). Kita reguliavimo galimybė – lygiagrečiai su pagrindiniu prijungti papildomus santykinai mažos talpos kondensatorius.

Taip pat galima reguliuoti rezonansą reguliuojant suvyniotų ritinių induktyvumą, pavyzdžiui, perkeliant šerdį ritės viduje. Tokios „derinamos“ šerdys žymimos punktyrinėmis linijomis, kurias kerta rodyklė.

Grandinių veikimo mechanizmas viena kitai

Kodėl antrinė grandinė veikia pirminę grandinę ir kaip tai atsitinka? Antrinės grandinės srovė I2 ​​sukuria savo magnetinį srautą F2, kuris iš dalies kerta ritės L1 posūkius ir todėl joje sukelia EML, kuris yra nukreiptas (pagal Lenco taisyklę) prieš srovę I1 ir todėl mes siekiame ją sumažinti, tai ieško pirminės grandinės kaip papildomos varžos, tai yra įvestos varžos.

Kai antrinė grandinė yra suderinta su generatoriaus dažniu, varža, kurią ji įveda į pirminę grandinę, yra visiškai aktyvi.

Įvesta varža yra didesnė, kuo stipresnės grandinės, tai yra, kuo daugiau Kw, tuo didesnė antrinės grandinės įvedama pirminė varža. Tiesą sakant, ši įterpimo varža apibūdina energijos, perduodamos į antrinę grandinę, kiekį.

Jei antrinė grandinė sureguliuota atsižvelgiant į generatoriaus dažnį, tada jos įvedama varža, be aktyviosios, turės ir reaktyvųjį komponentą (talpinį arba indukcinį, priklausomai nuo grandinės šakojimo krypties). .

Ryšio tarp kontūrų dydis

Apsvarstykite antrinės grandinės srovės grafinę priklausomybę nuo generatoriaus dažnio, atsižvelgiant į grandinių sujungimo koeficientą Kww. Kuo mažesnis kontūrų sujungimas, tuo rezonansas ryškesnis, o didėjant Kww, rezonanso kreivės smailė pirmiausia išsilygina (kritinė jungtis), o vėliau, sujungimui dar stiprėjant, įgauna dvigubo pagrindo išvaizdą.

Kritinė jungtis laikoma optimalia didžiausios galios gavimo antrinėje grandinėje požiūriu, jei grandinės yra identiškos. Tokio optimalaus režimo sujungimo koeficientas yra skaitiniu būdu lygus slopinimo reikšmei (grandinės Q koeficiento Q atvirkštinė vertė).

Stiprus ryšys (kritiškesnis) formuoja rezonanso kreivės kritimą, o kuo stipresnis šis ryšys, tuo platesnis dažnio kritimas. Stipriai sujungus grandines, energija iš pirminės kilpos į antrinę perduodama daugiau nei 50% efektyvumu; šis metodas taikomas tais atvejais, kai iš grandinės į grandinę reikia perduoti daugiau galios.

Silpna jungtis (mažiau nei kritinė) suteikia rezonanso kreivę, kurios forma yra tokia pati kaip ir vienos grandinės. Silpna jungtis naudojama tais atvejais, kai nereikia perduoti didelės galios iš pirminės kilpos į antrinę grandinę su dideliu efektyvumu, ir pageidautina, kad antrinė grandinė kuo mažiau paveiktų pirminę grandinę.Kuo didesnis antrinės grandinės Q koeficientas, tuo didesnė srovės amplitudė joje esant rezonansui. Silpnoji grandis tinkama radijo įrangos matavimams.