Resonantsete RLC-ahelate töö ja rakenduste juhend

RLC-vooluring on elektriline vooluahel, mis koosneb takistist, induktiivpoolist ja kondensaatorist, mida tähistatakse tähtedega R, L ja C. Resonantsed RLC-ahelad on ühendatud järjestikku ja paralleelselt. Nimi RLC circuit tuleneb takistuse, induktori ja kondensaatori komponentide algustähest. Praegusel eesmärgil moodustab vooluring harmoonilise ostsillaatori. Kasutades LC-ahel see kajab. Kui takisti suureneb, lagundab see võnkumisi, mida nimetatakse summutuseks. Teatud takistust on reaalajas raske leida, isegi kui takistit ei tuvastata komponendina, lahendab see LC-ahela.

Resonantsed RLC-ahelad

Resonantsiga tegelemine on keeruline komponent ja sellel on palju lahknevusi. Takistus z ja selle vooluahel on määratletud järgmiselt

Z = R + JX

Kus R on takistus, J on kujuteldav ühik ja X on reaktants.

R ja JX vahel on signeeritud impulss. Kujuteldav üksus on väline takistus. Salvestatud energia on energia komponendid kondensaator ja induktor. Kondensaatorid hoitakse elektriväljas ja induktiivpoolid magnituudiväljas.

KOOS_C= 1 / jωc

= -J / ωc

KOOS_L= jωL

Võrrandist Z = R + JK saame reaktantsid määratleda kui

X_C= -1 / ωc

X_{L =}ωL

Reaktiivsuse absoluutväärtus induktor ja kondensaatori laadimine sagedusega, nagu on näidatud allpool joonisel.

Q-tegur

Q lühend on määratletud kui kvaliteet ja see on tuntud ka kui kvaliteeditegur. Kvaliteeditegur kirjeldab alla summutatud resonaatorit. Kui alla summutatud resonaator suureneb, väheneb kvaliteeditegur. Elektrilise resonaatori vooluahela summutamine tekitab takistusosades energiakadu. Q-teguri matemaatiline avaldis on määratletud kui

Q ( ω ) = maksimaalne salvestatud energiaenergia / võimsuskadu

Q-tegur sõltub sagedusest, mida kõige sagedamini tsiteeritakse resonantssageduse jaoks ning kondensaatorisse ja induktorisse salvestatud maksimaalse energia abil saab arvutada resonantsahelasse salvestatud resonantssageduse. Asjakohased võrrandid on

Max salvestatud energia = LI^kaks_Lrms= C V^kaks_Crms

ILrms tähistatakse RMS-vooluna induktori kaudu. See on võrdne kogu RMS-vooluga, mis moodustub vooluahelas jadaahelas ja paralleelses vooluahelas pole see võrdne. Samamoodi on VCrmsis kondensaatori pinge, mida näidatakse paralleelses ahelas, ja see on võrdne efektiivväärtusega toitepingega, kuid jadas on ahel kokku lepitud potentsiaalijagajaga. Seega on seeriaahelat lihtne indikaatori kaudu salvestatud maksimaalse energia arvutamiseks ja paralleelsetes vooluahelates arvestatakse läbi kondensaatori.

Tõeline võimsus taandareneb takistis

P = V_RrmsMina_Rrms= Mina^kaks_RrmsR = V^kaks_Rrms/ R

Lihtsaim viis seeria RLC-ahela leidmiseks

Q^(S)_ω0= ω₀ Mina^kaks_rmsL / I^kaks_rmsR = ω₀L / R

Paralleelahel peab arvestama pingega

Q^(P)_ω0= ω₀RCV^kaks_Crms/ V^kaks_Crms= ω₀CR

Seeria RLC-ahel

RLC-seeriaahel koosneb takistusest, induktiivpoolist ja kondensaatorist, mis on seeriaviisiliselt ühendatud RLC-ahelaga. Allpool olev diagramm näitab seeria RLC-ahelat. Selles vooluahelas kondensaator ja induktor ühendavad üksteist ja suurendavad sagedust. Kui saame Xcis uuesti ühendada negatiivse, on selge, et XL + XC peaks selle konkreetse sageduse korral olema võrdne nulliga. Kujuteldava tühistavad komponendid XL = -X täpselt tühistavad üksteise. Sellel sageduse liikumisel on vooluahela impedantsil madal suurus ja faasinurk null, seda nimetatakse vooluahela resonantssageduseks.

Seeria RLC-ahel

X_L+ X_C= 0

X_L= - X_C= ω₀L = 1 / ω₀C = 1 / LC

ω_{0 =√1 / LC}ω₀

= 2Π f ₀

Meelevaldne RLC-vooluring

Resonantsimõjusid võime jälgida, kui arvestada kondensaatori puhul näiteks resistiivsete komponentide pinget sisendpingega.

VC / V = ​​1/1-ω^kaksLC + j ωRC

R-, L- ja C-väärtuste puhul joonistatakse suhe nurksageduse vastu ja joonisel on näidatud amplifikatsiooni omadused. Resonantssagedus

VC / V- 1 / j ω₀RC

VC / V- j ω₀L / R

Näeme, et kuna tegemist on positiivse vooluringiga, on hajutatud võimsuse summa püsiv

Paralleelne RLC-ahel

Paralleelses RLC-ahelas on komponendi takistus, induktor ja kondensaator ühendatud paralleelselt. Resonants RLC-ahel on kaherealine vooluahel pinge ja voolu vahetamise rollides. Seega on vooluahelal voolutugevus, mitte impedants, ja pingetõus on maksimaalne resonantssagedusel või minimeeritud. Vooluahela kogu takistus on esitatud järgmiselt

Paralleelne RLC-ahel

= R ‖ Z_L‖ KOOS_C

= R / 1-JR (1 / X_C+ 1 / X_L)

= R / 1+ JR (ωc - 1 / ωL)

Millal X_C = - X_L Resonantspiigid tulevad veel kord ja seega on resonantssagedusel sama seos.

ω_{0 =√1 / LC}

Voolutugevuse arvutamiseks, vaadates voolu mõlemas harus, antakse kondensaatori võimendus järgmiselt

i_c/ i = jωRC / 1+ jR (ωc - 1 / ωL)

Praegune suurusjärgu suurenemine on näidatud joonisel ja resonantssagedus on

i_c/ i = jRC

Resonants-RLC-ahelate rakendused

Resonantsetel RLC-ahelatel on palju rakendusi

• Ostsillaatori ahel , raadiovastuvõtjaid ja telereid kasutatakse häälestamise eesmärgil.
• Seeria- ja RLC-ahel hõlmab peamiselt signaalitöötlust ja sidesüsteem
• Seeria resonants-LC-vooluahelat kasutatakse pinge suurendamise tagamiseks
• Induktsioonküttel kasutatakse seeriat ja paralleelset LC-ahelat

See artikkel annab teavet RLC-ahela, seeria- ja paralleelsete RLC-ahelate, Q-teguri ja resonants-RLC-ahelate rakenduste kohta. Loodan, et artiklis toodud teave on kasulik, et anda head teavet ja mõista projekti. Lisaks, kui teil on selle artikli või veebisaidi kohta küsimusi elektri- ja elektroonikaprojektid saate kommenteerida allpool jaotises. Millist väärtust võib vektorreferentsina alati kasutada, paralleelselt RLC-ahelaga?

Foto autorid:

• Seeria RLC-ahel sarutech
• Paralleelne RLC-ahel wikimedia