电感耦合振荡电路

考虑两个彼此相对定位的振荡电路,以便能量可以从第一个电路转移到第二个电路,反之亦然。

示波器

在这种情况下的振荡器电路称为耦合电路,因为在一个电路中发生的电磁振荡会导致另一个电路中的电磁振荡,并且能量在这些电路之间移动,就好像它们是连接的一样。

电感耦合振荡电路

链条之间的联系越强,能量从一条链条转移到另一条链条的能量就越多,链条之间的影响就越强烈。

环路互连的大小可以通过环路耦合系数 Kwv 来量化,它以百分比(从 0 到 100%)来衡量。电路连接是电感(变压器)、自耦变压器或电容。在本文中,我们将考虑电感耦合,即电路相互作用仅由于磁场(电磁)场而发生的状态。

电感耦合也称为变压器耦合,因为它是由于电路绕组相互之间的互感作用而发生的,如 在变压器中,唯一的区别是振荡电路原则上不能像在传统变压器中观察到的那样紧密耦合。

变压器连接

在连接电路的系统中,其中一个由发电机(来自交流电源)供电,该电路称为初级电路。在图中,初级电路是由元件 L1 和 C1 组成的。从初级电路接收能量的电路称为次级电路,图中用元件L2和C2表示。

链路配置和环路谐振

当初级回路线圈L1中的电流I1发生变化(增大或减小)时,该线圈周围的磁场B1的感应强度也随之变化,该磁场的磁力线穿过次级线圈L2的匝数因此,根据电磁感应定律,在其中感应出一个电动势,从而在线圈 L2 中产生电流 I2。因此,事实证明,初级电路的能量是通过磁场传递到次级电路的,就像在变压器中一样。

链路配置和环路谐振

实际连接的回路可以具有恒定或可变的连接,这是通过回路的生产方法实现的,例如,回路的线圈可以缠绕在公共框架上,固定不动,或者有可能物理线圈相对于彼此的运动,则它们的关系是可变的。可变链接线圈示意性地显示为具有穿过它们的箭头。

因此,如上所述,线圈的耦合系数Ksv以百分比的形式反映了电路的互连,实际上,如果我们将绕组想象成相同的,那么它会显示出线圈的磁通量F1有多少。线圈 L1 也落在线圈 L2 上。更准确地说,耦合系数 Ksv 表示在第二个电路中感应的 EMF 比在线圈 L1 的所有磁力线都参与其创建时可能在其中感应的 EMF 小多少倍。

为了在连接的电路中获得最大可用电流和电压,它们必须保持 彼此共鸣.

传输(初级)电路中的谐振可以是电流谐振或电压谐振,具体取决于初级电路的设备:如果发电机串联连接到电路,则谐振将是电压,如果并联 -电流的共振。次级电路中通常会有电压谐振,因为线圈 L2 本身有效地充当与次级电路串联的交流电压源。

将环路与某个 CWS 相关联后,它们的共振调谐按以下顺序完成。对初级电路进行调谐以在初级回路中获得谐振,即直到达到最大电流 I1。

下一步是将次级电路设置为最大电流(C2 处的最大电压)。然后调整初级电路,因为来自线圈 L2 的磁通量 F2 现在影响磁通量 F1,并且初级回路谐振频率略有变化,因为电路现在一起工作。

稳压电容器

在设置作为单个块的一部分的连接电路时,同时具有可调电容器 C1 和 C2 很方便(示意性地,具有公共转子的可调电容器由穿过它们的组合虚线箭头指示)。另一种调整的可能性是将容量相对较小的附加电容器与主电容器并联。

稳压普通转子电容器

也可以通过调整缠绕线圈的电感来调整谐振,例如通过移动线圈内部的铁芯。这种“可调谐”核心由虚线指示,虚线被箭头穿过。

链条相互作用机制

链条相互作用机制

为什么次级电路会影响初级电路,这是如何发生的?次级电路的电流 I2 产生其自身的磁通量 F2,该磁通量 F2 部分穿过线圈 L1 的匝数,因此在其中感应出一个 EMF,其方向为 (根据楞次规则) 针对电流 I1,因此我们寻求降低它,这将初级电路作为附加电阻,即引入电阻。

当次级电路调谐到发电机频率时,它引入初级电路的电阻是纯有源的。

结果引入的电阻越大,电路越强,即Kws越大,次级电路引入到初级的电阻就越大。事实上,这个插入电阻表征了传输到次级电路的能量大小。

如果次级电路根据发电机的频率进行调谐,那么它引入的电阻除了有源电阻外,还会有一个电抗分量(电容或电感,取决于电路的分支方向) .

轮廓之间连接的大小


轮廓之间连接的大小

考虑二次电路电流对发电机频率与电路耦合系数 Kww 的图形依赖性。等高线的耦合越小,共振越尖锐,随着Kww的增加,共振曲线的峰值首先变平(临界耦合),然后,如果耦合变得更强,则出现双背现象。

如果电路相同,从在次级电路中获得最大功率的角度来看,关键连接被认为是最佳的。这种最佳模式的耦合系数在数值上等于衰减值(电路 Q 的 Q 系数的倒数)。

强连接(更关键)在共振曲线中形成一个凹陷,这种连接越强,频率下降越宽。通过电路的强连接,能量从初级回路传输到次级,效率超过50%;这种方法用于需要在电路之间传输更多功率的情况。

谐振曲线

弱耦合(低于临界值)提供形状与单个电路相同的谐振曲线。弱耦合用于不需要将大量功率从初级回路高效传输到次级电路的情况,并且希望次级电路对初级电路的影响尽可能小。次级电路的 Q 因数越高,谐振时电流的幅度就越大。弱链路适用于无线电设备中的测量目的。

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