Sirkuit berosilasi yang digabungkan secara induktif

Pertimbangkan dua rangkaian berosilasi yang diposisikan relatif satu sama lain sehingga energi dapat ditransfer dari rangkaian pertama ke rangkaian kedua dan sebaliknya.

Sirkuit osilator dalam kondisi seperti itu disebut sirkuit berpasangan, karena osilasi elektromagnetik yang terjadi di salah satu sirkuit menyebabkan osilasi elektromagnetik di sirkuit lain, dan energi bergerak di antara sirkuit ini seolah-olah terhubung.

Semakin kuat hubungan antar rantai, semakin banyak energi yang ditransfer dari satu rantai ke rantai lainnya, semakin intens rantai tersebut saling mempengaruhi.

Besarnya interkoneksi loop dapat diukur dengan koefisien kopling loop Kwv, yang diukur sebagai persentase (dari 0 hingga 100%). Sambungan sirkuit bersifat induktif (transformator), autotransformator atau kapasitif. Pada artikel ini, kami akan mempertimbangkan kopling induktif, yaitu keadaan ketika interaksi rangkaian terjadi hanya karena medan magnet (elektromagnetik).

Kopling induktif juga disebut kopling transformator karena terjadi karena aksi induktif timbal balik dari belitan sirkuit satu sama lain, seperti pada di dalam transformator, dengan satu-satunya perbedaan bahwa sirkuit osilasi pada prinsipnya tidak dapat digabungkan sedekat yang dapat diamati pada transformator konvensional.

Dalam sistem sirkuit terhubung, salah satunya ditenagai oleh generator (dari sumber arus bolak-balik), sirkuit ini disebut sirkuit primer. Pada gambar, rangkaian primer adalah rangkaian yang terdiri dari elemen L1 dan C1. Rangkaian yang menerima energi dari rangkaian primer disebut rangkaian sekunder, pada gambar diwakili oleh elemen L2 dan C2.

Konfigurasi tautan dan resonansi loop

Ketika arus I1 berubah dalam kumparan L1 dari loop primer (bertambah atau berkurang), besarnya induksi medan magnet B1 di sekitar kumparan ini berubah sesuai dan garis gaya medan ini melintasi belokan kumparan sekunder L2 dan oleh karena itu, menurut hukum induksi elektromagnetik , induksi EMF di dalamnya, yang menyebabkan arus I2 di koil L2. Oleh karena itu, ternyata melalui medan magnet energi dari sirkuit primer ditransfer ke sirkuit sekunder, seperti pada transformator.

Loop yang terhubung secara praktis dapat memiliki koneksi konstan atau variabel, yang diwujudkan dengan metode produksi loop, misalnya, gulungan loop dapat dililitkan pada kerangka umum, tetap diam, atau ada kemungkinan fisik pergerakan kumparan relatif satu sama lain, maka hubungan mereka adalah variabel. Kumparan tautan variabel ditampilkan secara skematis dengan panah yang melintasinya.

Jadi, seperti disebutkan di atas, koefisien kopel kumparan Ksv mencerminkan interkoneksi rangkaian sebagai persentase, dalam praktiknya, jika kita membayangkan bahwa belitannya sama, maka itu akan menunjukkan berapa banyak fluks magnet F1 dari koil L1 juga jatuh pada koil L2. Lebih tepatnya, koefisien kopling Ksv menunjukkan berapa kali EMF yang diinduksi di sirkuit kedua lebih kecil dari EMF yang dapat diinduksi di dalamnya jika semua garis gaya magnet kumparan L1 terlibat dalam pembuatannya.

Untuk mendapatkan arus dan tegangan maksimum yang tersedia di sirkuit yang terhubung, mereka harus tetap ada dalam resonansi satu sama lain.

Resonansi dalam rangkaian transmisi (primer) dapat berupa resonansi arus atau resonansi tegangan, tergantung pada perangkat rangkaian primer: jika generator dihubungkan ke rangkaian secara seri, maka resonansi akan bertegangan, jika paralel - resonansi arus. Biasanya akan ada resonansi tegangan di sirkuit sekunder, karena koil L2 sendiri secara efektif bertindak sebagai sumber tegangan AC yang dihubungkan secara seri ke sirkuit sekunder.

Memiliki loop terkait dengan CWS tertentu, penyetelannya ke resonansi dilakukan dengan urutan sebagai berikut. Sirkuit primer disetel untuk mendapatkan resonansi di loop primer, yaitu hingga arus maksimum I1 tercapai.

Langkah selanjutnya adalah mengatur rangkaian sekunder ke arus maksimum (tegangan maksimum pada C2). Sirkuit primer kemudian disesuaikan karena fluks magnet F2 dari koil L2 sekarang mempengaruhi fluks magnet F1, dan frekuensi resonansi loop primer sedikit berubah karena sirkuit sekarang bekerja sama.

Akan lebih mudah untuk memiliki kapasitor C1 dan C2 yang dapat disesuaikan pada saat yang sama ketika mengatur sirkuit yang terhubung yang dibuat sebagai bagian dari satu blok (secara skematis, kapasitor yang dapat disesuaikan dengan rotor umum ditunjukkan oleh gabungan panah putus-putus yang melintasinya). Kemungkinan penyesuaian lainnya adalah menghubungkan kapasitor tambahan dengan kapasitas yang relatif kecil secara paralel dengan kapasitor utama.

Dimungkinkan juga untuk mengatur resonansi dengan mengatur induktansi gulungan gulungan, misalnya dengan menggerakkan inti di dalam gulungan. Inti "merdu" seperti itu ditunjukkan dengan garis putus-putus, yang dilintasi panah.

Mekanisme aksi rantai satu sama lain

Mengapa sirkuit sekunder mempengaruhi sirkuit primer dan bagaimana ini bisa terjadi? Arus I2 dari rangkaian sekunder menciptakan fluks magnetnya sendiri F2, yang sebagian melintasi belitan kumparan L1 dan oleh karena itu menginduksi EMF di dalamnya, yang diarahkan (menurut aturan Lenz) terhadap I1 saat ini dan oleh karena itu kami berusaha untuk menguranginya, ini mencari rangkaian utama sebagai resistansi tambahan, yaitu resistansi yang dimasukkan.

Ketika sirkuit sekunder disetel ke frekuensi generator, resistansi yang dimasukkan ke sirkuit primer murni aktif.

Resistansi yang dimasukkan ternyata lebih besar, semakin kuat sirkuitnya, yaitu semakin banyak Kws, semakin besar resistansi yang dimasukkan oleh sirkuit sekunder ke primer. Faktanya, resistansi penyisipan ini mencirikan jumlah energi yang ditransfer ke sirkuit sekunder.

Jika rangkaian sekunder disetel sehubungan dengan frekuensi generator, maka resistansi yang dimasukkan olehnya, selain aktif, akan memiliki komponen reaktif (kapasitif atau induktif, tergantung pada arah percabangan rangkaian) .

Ukuran sambungan antar kontur

Pertimbangkan ketergantungan grafis dari arus rangkaian sekunder pada frekuensi generator dalam kaitannya dengan faktor kopling Kww dari rangkaian tersebut. Semakin kecil penggandengan kontur, semakin tajam resonansinya, dan saat Kww meningkat, puncak kurva resonansi pertama-tama mendatar (penggandengan kritis), dan kemudian, jika penggandengan menjadi lebih kuat, ia memperoleh tampilan dengan sandaran ganda.

Sambungan kritis dianggap optimal dari sudut pandang memperoleh daya terbesar di sirkuit sekunder jika sirkuitnya identik. Faktor kopling untuk mode optimal seperti itu secara numerik sama dengan nilai atenuasi (kebalikan dari faktor-Q dari rangkaian Q).

Koneksi yang kuat (lebih kritis) membentuk penurunan pada kurva resonansi, dan semakin kuat koneksi ini, semakin lebar penurunan frekuensinya. Dengan koneksi sirkuit yang kuat, energi dari loop primer ditransfer ke sekunder dengan efisiensi lebih dari 50%; pendekatan ini digunakan dalam kasus di mana lebih banyak daya perlu ditransfer dari sirkuit ke sirkuit.

Kopling lemah (kurang dari kritis) memberikan kurva resonansi yang bentuknya sama dengan sirkuit tunggal. Kopling lemah digunakan dalam kasus di mana tidak perlu mentransfer daya yang signifikan dari loop primer ke sirkuit sekunder dengan efisiensi tinggi, dan diharapkan sirkuit sekunder memengaruhi sirkuit primer sesedikit mungkin.Semakin tinggi faktor-Q dari rangkaian sekunder, semakin besar amplitudo arus di dalamnya pada resonansi. Tautan lemah cocok untuk tujuan pengukuran pada peralatan radio.