Увеличение напряжения

Картинка 19В расчетах из предыдущей статьи должно быть заметно, что при резонансной частоте цепи ƒr 107 кГц реактивные напряжения на L и C равны и каждое больше, чем напряжение питания цепи VS 100В.

Серия статей по схемам LCR
  1. Введение
  2. Действие цепи LCR
  3. Последовательный резонанс
  4. Увеличение напряжения
  5. Тест по изученному материалу

Это возможно, потому что при резонансе, напряжение (VC = 199,56 В), на конденсаторе находится в противофазе с напряжением (VL = 199,56 В) на индуктивности. Поскольку эти два напряжения равны и противоположны по фазе, они полностью компенсируют друг друга, оставляя только напряжение питания, развиваемое на полном сопротивлении цепи, которое при резонансе равно общему сопротивлению 320 + 18 = 338 Ом.

На резонансной частоте ток через цепь имеет максимальное значение около 296 мАИз-за противофазного эффекта при резонансе два реактивных напряжения VC и VL «исчезли»! Это оставляет ток питания IS , эффективно протекающим через R и сопротивление катушки индуктивности RL последовательно.

В этом примере влияние внутреннего сопротивления катушки индуктивности 18 Ом на VL настолько мало (0,03 В), что им можно пренебречь, а VL равно значению VL примерно 199,6 В.

Поскольку полное сопротивление цепи меньше емкостного или индуктивного сопротивлений при резонансе, напряжение питания 100 В (развиваемое на сопротивлении цепи) меньше любого из противоположных реактивных напряжений VC или VL . Этот эффект, когда внутренние реактивные напряжения компонентов превышают напряжение питания, называется усилением напряжения.

Читать также:  Что такое PLCC?

Это может быть очень полезным свойством и используется, например, в антенных каскадах радиоприемников, где последовательный контур, резонансный на частоте принимаемой передачи, используется для увеличения амплитуды напряжения принимаемого сигнала до того, как он подается на любые транзисторные усилители в цепи.

Увеличение напряжения, которое имеет место при резонансе, обозначается символом Q, а «добротность» (увеличение напряжения) схем полосы пропускания LC и остановки полосы пропускания фильтра, например, контролирует «отклонение», отношение полезного к нежелательному.

Эффекты увеличения напряжения особенно полезны, поскольку они могут обеспечить увеличение напряжения сигналов переменного тока с использованием только пассивных компонентов, т.е. без необходимости использования какого-либо внешнего источника питания.

В некоторых случаях увеличение напряжения также может быть опасным свойством в высоковольтном оборудовании, работающем от сети (линии), содержащем индуктивность и емкость, при проектировании необходимо соблюдать осторожность, чтобы цепь не резонировала на частотах, слишком близких к частотам сети (линии) питания. Если это произойдет, внутри оборудования могут возникнуть чрезвычайно высокие реактивные напряжения с катастрофическими последствиями для цепи и/или пользователя.

Читать также:  Индукторы

Коэффициент добротности можно рассчитать по простой формуле. Отношение напряжения питания VS к любому из (равных) реактивных напряжений VC или VL будет таким же, как общее сопротивление цепи (R) к любому из реактивных сопротивлений (XC или XL ) при резонансе. Отношение реактивного напряжения VL к напряжению питания VS является коэффициентом увеличения Q.

Формула для нахождения Q (увеличение напряжения) использует отношение индуктивного сопротивления к общему сопротивлению цепи.

Картинка 20

 

 

Где XL — индуктивное сопротивление при резонансе, определяемое как 2πƒr L, а R — общее сопротивление цепи. Обратите внимание, что Q не имеет единиц измерения (вольты, омы и т.д.), так как это отношение.

Пройдите наш тест для закрепления изученного материала.

С Уважением, МониторБанк

Добавить комментарий