Induktīvi savienotas svārstību ķēdes

Apsveriet divas svārstības ķēdes, kas novietotas viena pret otru tā, lai enerģiju varētu pārnest no pirmās ķēdes uz otro un otrādi.

Oscilatoru ķēdes šādos apstākļos sauc par savienotajām shēmām, jo ​​elektromagnētiskās svārstības, kas rodas vienā no ķēdēm, izraisa elektromagnētiskās svārstības otrā ķēdē, un enerģija pārvietojas starp šīm ķēdēm tā, it kā tās būtu savienotas.

Jo spēcīgāks savienojums starp ķēdēm, jo ​​vairāk enerģijas tiek pārnests no vienas ķēdes uz otru, jo intensīvāk ķēdes viena otru ietekmē.

Cilpas starpsavienojuma lielumu var kvantitatīvi noteikt ar cilpas savienojuma koeficientu Kwv, ko mēra procentos (no 0 līdz 100%). Ķēdes savienojums ir induktīvs (transformators), autotransformators vai kapacitatīvs. Šajā rakstā mēs aplūkosim induktīvo savienojumu, tas ir, stāvokli, kad ķēžu mijiedarbība notiek tikai magnētiskā (elektromagnētiskā) lauka dēļ.

Induktīvo savienojumu sauc arī par transformatora savienojumu, jo tas notiek ķēdes tinumu savstarpējās induktīvās darbības dēļ, kā tas ir transformatorā, ar vienīgo atšķirību, ka oscilējošās ķēdes principā nevar savienot tik cieši, kā to var novērot parastajā transformatorā.

Savienoto ķēžu sistēmā vienu no tām darbina ģenerators (no maiņstrāvas avota), šo ķēdi sauc par primāro ķēdi. Attēlā primārā ķēde ir tā, kas sastāv no elementiem L1 un C1. Ķēdi, kas saņem enerģiju no primārās ķēdes, sauc par sekundāro ķēdi, attēlā to attēlo elementi L2 un C2.

Saites konfigurācija un cilpas rezonanse

Kad primārās cilpas spolē L1 mainās strāva I1 (palielinās vai samazinās), attiecīgi mainās magnētiskā lauka B1 indukcijas lielums ap šo spoli un šī lauka spēka līnijas šķērso sekundārās spoles L2 pagriezienus. un tāpēc saskaņā ar elektromagnētiskās indukcijas likumu inducējiet tajā EML, kas izraisa strāvu I2 spolē L2. Tāpēc izrādās, ka tieši caur magnētisko lauku enerģija no primārās ķēdes tiek pārnesta uz sekundāro, tāpat kā transformatorā.

Praktiski savienotām cilpām var būt pastāvīgs vai mainīgs savienojums, kas tiek realizēts ar cilpu izgatavošanas metodi, piemēram, cilpu spoles var tikt uztītas uz kopēja rāmja, fiksējot stacionāri, vai arī ir iespējama fiziska spoļu kustība viena pret otru, tad to attiecības ir mainīgas. Mainīgas saites spoles ir parādītas shematiski ar bultiņu, kas tās šķērso.

Tādējādi, kā minēts iepriekš, spoļu savienojuma koeficients Ksv atspoguļo ķēžu savstarpējo savienojumu procentos, praksē, ja mēs iedomājamies, ka tinumi ir vienādi, tad tas parādīs, cik liela daļa no magnētiskās plūsmas F1 spole L1 arī nokrīt uz spoles L2. Precīzāk, sakabes koeficients Ksv parāda, cik reižu otrajā ķēdē inducētais EML ir mazāks par EML, ko tajā varētu izraisīt, ja tās veidošanā būtu iesaistītas visas spoles L1 magnētiskās spēka līnijas.

Lai pievienotajās ķēdēs iegūtu maksimāli pieejamās strāvas un spriegumus, tiem jāpaliek rezonansē vienam ar otru.

Rezonanse pārraides (primārajā) ķēdē var būt strāvu rezonanse vai spriegumu rezonanse atkarībā no primārās ķēdes ierīces: ja ģenerators ķēdei ir pievienots virknē, tad rezonanse būs spriegumā, ja paralēli - strāvu rezonanse. Sekundārajā ķēdē parasti būs sprieguma rezonanse, jo pati spole L2 efektīvi darbojas kā maiņstrāvas sprieguma avots, kas virknē savienots ar sekundāro ķēdi.

Ja cilpas ir saistītas ar noteiktu CWS, to noregulēšana uz rezonansi tiek veikta šādā secībā. Primārā ķēde ir noregulēta, lai iegūtu rezonansi primārajā cilpā, tas ir, līdz tiek sasniegta maksimālā strāva I1.

Nākamais solis ir iestatīt sekundāro ķēdi uz maksimālo strāvu (maksimālais spriegums pie C2). Pēc tam primārā ķēde tiek noregulēta, jo magnētiskā plūsma F2 no spoles L2 tagad ietekmē magnētisko plūsmu F1, un primārās cilpas rezonanses frekvence nedaudz mainās, jo ķēdes tagad darbojas kopā.

Iestatot savienotās ķēdes, kas izgatavotas kā daļa no viena bloka, ir ērti, ja tajā pašā laikā ir regulējami kondensatori C1 un C2 (shēmiski regulējamie kondensatori ar kopīgu rotoru tiek apzīmēti ar kombinētām punktētām bultiņām, kas tos šķērso). Vēl viena regulēšanas iespēja ir paralēli galvenajam pievienot salīdzinoši mazas jaudas papildu kondensatorus.

Ir iespējams arī regulēt rezonansi, regulējot uztīto spoļu induktivitāti, piemēram, pārvietojot serdi spoles iekšpusē. Šādi "noskaņojami" serdeņi ir apzīmēti ar punktētām līnijām, kuras šķērso bultiņa.

Ķēžu darbības mehānisms uz otru

Kāpēc sekundārā ķēde ietekmē primāro ķēdi un kā tas notiek? Sekundārās ķēdes strāva I2 rada savu magnētisko plūsmu F2, kas daļēji šķērso spoles L1 pagriezienus un tāpēc inducē tajā EML, kas ir vērsta (saskaņā ar Lenca likumu) pret strāvu I1 un tāpēc mēs cenšamies to samazināt, tas meklē primāro ķēdi kā papildu pretestību, tas ir, ieviesto pretestību.

Kad sekundārā ķēde ir noregulēta uz ģeneratora frekvenci, pretestība, ko tā ievada primārajā ķēdē, ir tīri aktīva.

Ievadītā pretestība izrādās lielāka, jo spēcīgākas ir ķēdes, tas ir, jo vairāk Kw, jo lielāka pretestība, ko sekundārā ķēde ievada primārajai. Faktiski šī ievietošanas pretestība raksturo sekundārajai ķēdei nodotās enerģijas daudzumu.

Ja sekundārā ķēde ir noregulēta attiecībā pret ģeneratora frekvenci, tad tās ieviestajai pretestībai papildus aktīvajai būs arī reaktīvs komponents (kapacitatīvs vai induktīvs, atkarībā no ķēdes sazarošanas virziena) .

Savienojuma lielums starp kontūrām

Apsveriet sekundārās ķēdes strāvas grafisko atkarību no ģeneratora frekvences attiecībā pret ķēžu savienojuma koeficientu Kww. Jo mazāka ir kontūru savienošana, jo asāka ir rezonanse, un, palielinoties Kww, rezonanses līknes virsotne vispirms izlīdzinās (kritiskā savienošana), un tad, ja savienojums kļūst vēl spēcīgāks, tas iegūst dubultā muguriņas izskatu.

Kritiskais savienojums tiek uzskatīts par optimālu no vislielākās jaudas iegūšanas sekundārajā ķēdē, ja ķēdes ir identiskas. Šāda optimālā režīma savienojuma koeficients ir skaitliski vienāds ar vājinājuma vērtību (ķēdes Q koeficienta Q apgrieztā vērtība).

Spēcīgs savienojums (kritiskāks) veido rezonanses līknes kritumu, un jo spēcīgāks šis savienojums, jo plašāks ir frekvences kritums. Ar spēcīgu ķēžu savienojumu enerģija no primārās cilpas tiek pārnesta uz sekundāro ar efektivitāti, kas pārsniedz 50%; šo pieeju izmanto gadījumos, kad no ķēdes uz ķēdi jāpārnes vairāk jaudas.

Vāja sakabe (mazāk par kritisko) nodrošina rezonanses līkni, kuras forma ir tāda pati kā vienai ķēdei. Vāju savienojumu izmanto gadījumos, kad nav nepieciešams pārsūtīt ievērojamu jaudu no primārās cilpas uz sekundāro ķēdi ar augstu efektivitāti, un ir vēlams, lai sekundārā ķēde pēc iespējas mazāk ietekmētu primāro ķēdi.Jo augstāks ir sekundārās ķēdes Q koeficients, jo lielāka ir strāvas amplitūda tajā rezonansē. Vājais posms ir piemērots mērījumiem radioiekārtās.