เสียงสะท้อนของกระแสและแรงดันไฟฟ้าคืออะไร
รีแอคแตนซ์ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ
การเหนี่ยวนำคือความสามารถของร่างกายในการสะสมพลังงานในสนามแม่เหล็ก มันเป็นลักษณะความล่าช้าของกระแสไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าในเฟส องค์ประกอบอุปนัยทั่วไปคือโช้คคอยส์หม้อแปลงมอเตอร์ไฟฟ้า
ความจุหมายถึงองค์ประกอบที่เก็บพลังงานผ่านสนามไฟฟ้า องค์ประกอบของคาปาซิทีฟนั้นมีเฟสแรงดันไฟฟ้าตกจากกระแส องค์ประกอบของตัวเก็บประจุ: ตัวเก็บประจุ, varicaps
คุณสมบัติพื้นฐานของพวกเขาจะได้รับความแตกต่างในบทความนี้จะไม่นำมาพิจารณา
นอกเหนือจากองค์ประกอบที่ระบุไว้อื่น ๆ ยังมีการเหนี่ยวนำและความจุบางอย่างเช่นในสายไฟฟ้ากระจายตามความยาวของมัน
ความจุและการเหนี่ยวนำในวงจรกระแสสลับ
ถ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงความจุในความรู้สึกทั่วไปเป็นส่วนที่ขาดของวงจรและการเหนี่ยวนำเป็นตัวนำจากนั้นในการสลับตัวเก็บประจุและขดลวดเป็นปฏิกิริยาอะนาล็อกของตัวต้านทาน
ค่ารีแอคแตนซ์ของตัวเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับสูตร:
แผนภาพเวกเตอร์:
ตัวเก็บประจุปฏิกิริยา:
นี่คือความถี่เชิงมุม f คือความถี่ในวงจรกระแสไฟฟ้าไซน์, L คือการเหนี่ยวนำ, C คือความจุ
แผนภาพเวกเตอร์:
เป็นที่น่าสังเกตว่าในการคำนวณองค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจะใช้สูตรนี้:
โปรดทราบว่าองค์ประกอบ capacitive จะถูกนำมาพร้อมกับเครื่องหมายลบ ถ้า active active (ตัวต้านทาน) มีอยู่ในวงจรให้เพิ่มตามสูตรของทฤษฎีบทพีทาโกรัส (ตามแผนภาพเวกเตอร์):
ค่ารีแอกแตนซ์ขึ้นอยู่กับอะไร? ลักษณะปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับค่าของความจุหรือการเหนี่ยวนำเช่นเดียวกับความถี่ของกระแสสลับ
หากคุณดูสูตรของส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาคุณจะเห็นว่าสำหรับค่าบางอย่างของส่วนประกอบตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำความแตกต่างของพวกมันจะเป็นศูนย์ดังนั้นความต้านทานจะยังคงอยู่ในวงจร แต่นี่ไม่ใช่คุณสมบัติทั้งหมดของสถานการณ์เช่นนี้
แรงดันไฟฟ้ากำทอน
หากตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำมีการเชื่อมต่อในชุดที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแล้วหากว่าปฏิกิริยาของพวกเขามีค่าเท่ากันจะมีการสะท้อนของแรงดันไฟฟ้า ในกรณีนี้ส่วนที่ใช้งาน Z ควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
เป็นที่น่าสังเกตว่าการเหนี่ยวนำและความจุมีเพียงแค่ปฏิกิริยาที่มีคุณภาพเท่านั้นในตัวอย่างในอุดมคติ ในวงจรและองค์ประกอบที่แท้จริงความต้านทานของตัวนำที่แอคทีฟจะเกิดขึ้นเสมอแม้ว่ามันจะมีขนาดเล็กมาก
เมื่อมีการสั่นพ้องจะเกิดการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ ในตัวอย่างที่เหมาะสมที่สุดในระหว่างการเชื่อมต่อเริ่มต้นของแหล่งพลังงาน (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) พลังงานจะถูกสะสมในตัวเก็บประจุ (หรือตัวเหนี่ยวนำ) และหลังจากที่ปิดสวิตช์
แรงดันไฟฟ้าของตัวเหนี่ยวนำและความจุใกล้เคียงกัน กฎของโอห์ม:
U = I / X
โดยที่ X คือตัวเหนี่ยวนำ Xc หรือ XL ตามลำดับ
วงจรที่ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและความจุเรียกว่าวงจรออสซิลเลชัน ความถี่ของมันคำนวณโดยสูตร:
ระยะเวลาการสั่นจะถูกกำหนดโดยสูตร ธ อมป์สัน:
เนื่องจากปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความถี่ความต้านทานเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้นและลดลงที่ค่าความจุ เมื่อความต้านทานมีค่าเท่ากันความต้านทานทั้งหมดจะลดลงอย่างมากซึ่งจะสะท้อนให้เห็นในกราฟ:
ลักษณะสำคัญของวงจรคือปัจจัยด้านคุณภาพ (Q) และความถี่ หากเราพิจารณาว่าวงจรเป็นเทอร์มินัลสี่ตัวค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของมันหลังจากการคำนวณอย่างง่ายจะลดลงเป็นปัจจัยด้านคุณภาพ:
K = q
และแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของวงจรจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของสัมประสิทธิ์การถ่ายโอน (ตัวประกอบคุณภาพ) ของวงจร
สหราชอาณาจักร = Uin * Q
เมื่อมีการสั่นพ้องของแรงดันไฟฟ้าปัจจัยด้านคุณภาพที่สูงกว่าความต่างศักย์ของวงจรจะยิ่งสูงกว่าแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อ แรงดันไฟฟ้าสามารถเพิ่มหลายสิบหรือหลายร้อยครั้ง สิ่งนี้แสดงในกราฟ:
การสูญเสียพลังงานในวงจรเกิดจากการมีความต้านทานที่มีอยู่เท่านั้น พลังงานจากแหล่งพลังงานถูกใช้เพื่อรักษาความผันผวนเท่านั้น
ตัวประกอบกำลังจะเท่ากับ:
cosФ = 1
สูตรนี้แสดงให้เห็นว่าการสูญเสียที่เกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานที่ใช้งาน:
S = P / Cosph
กระแสเรโซแนน
เสียงเรโซแนนซ์ปัจจุบันถูกตรวจพบในวงจรที่ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุเชื่อมต่อแบบขนาน
ปรากฏการณ์ประกอบด้วยการไหลของกระแสขนาดใหญ่ระหว่างตัวเก็บประจุและขดลวดที่ศูนย์กระแสในส่วน unbranched ของวงจร นี่เป็นเพราะเมื่อถึงความถี่เรโซแนนซ์ความต้านทานรวม Z จะเพิ่มขึ้น หรือในแง่ง่าย ๆ ดูเหมือนว่านี่ - ที่จุดเรโซแนนซ์ถึงค่ารวมสูงสุดของความต้านทาน Z ถึงแล้วหลังจากที่หนึ่งในความต้านทานเพิ่มขึ้นและลดลงอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับว่าความถี่เพิ่มขึ้นหรือลดลง นี่คือการแสดงกราฟิก:
โดยทั่วไปทุกอย่างจะคล้ายกับปรากฏการณ์ก่อนหน้านี้เงื่อนไขสำหรับการเกิดขึ้นของเสียงสะท้อนในปัจจุบันมีดังนี้:
- ความถี่พลังงานจะคล้ายกับเสียงพ้องที่วงจร
- ความนำไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำและความจุกระแสสลับเท่ากับ BL = Bc, B = 1 / X
การใช้งานจริง
พิจารณาประโยชน์และอันตรายของกระแสกำทอนและแรงดันไฟฟ้า ประโยชน์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของปรากฏการณ์ของเสียงสะท้อนที่นำมาในอุปกรณ์ส่งสัญญาณวิทยุ กล่าวอย่างง่าย ๆ วงจรรับมีขดลวดและตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศ โดยการเปลี่ยนการเหนี่ยวนำ (ตัวอย่างเช่นการย้ายแกน) หรือค่าของตัวเก็บประจุ (ตัวอย่างเช่นตัวเก็บประจุแบบแปรผันอากาศ) คุณปรับความถี่เรโซแนนท์ เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าในขดลวดเพิ่มขึ้นและตัวรับสัญญาณจับคลื่นวิทยุบางตัว
ปรากฏการณ์เหล่านี้อาจเป็นอันตรายในงานวิศวกรรมไฟฟ้าเช่นในสายเคเบิล สายเคเบิลเป็นตัวเหนี่ยวนำและความจุที่กระจายไปตามความยาวหากแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับสายยาวในโหมดว่าง (เมื่อโหลดไม่ได้เชื่อมต่อกับปลายสายตรงข้ามแหล่งพลังงาน) ดังนั้นจึงมีอันตรายที่จะเกิดการแตกของฉนวนเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้บัลลาสต์โหลดจะถูกเชื่อมต่อนอกจากนี้สถานการณ์ที่คล้ายกันอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เครื่องมือวัดและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ - สิ่งเหล่านี้เป็นผลสืบเนื่องที่เป็นอันตรายของปรากฏการณ์นี้
ข้อสรุป
เสียงสะท้อนของแรงดันไฟฟ้าและกระแสเป็นปรากฏการณ์ที่น่าสนใจที่ต้องระวัง เป็นที่สังเกตได้เฉพาะในวงจรอุปนัย - capacitive ในวงจรที่มีค่าความต้านทานสูงจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้ เพื่อสรุปให้ตอบคำถามหลักสั้น ๆ ในหัวข้อนี้:
- ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์สะท้อนที่ไหนและโซ่ใด
ในวงจร capacitive อุปนัย
- เงื่อนไขสำหรับการเกิดกำทอนของกระแสและแรงดันไฟฟ้าคืออะไร?
มันเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขของปฏิกิริยาที่เท่ากัน วงจรจะต้องมีความต้านทานต่ำสุดที่ใช้งานและความถี่ของแหล่งจ่ายไฟเกิดขึ้นพร้อมกับความถี่เรโซแนนท์ของวงจร
- วิธีค้นหาความถี่พ้อง
ในทั้งสองกรณีโดยสูตร:w = (1 / LC) ^ (1/2)
- วิธีกำจัดปรากฏการณ์?
โดยการเพิ่มความต้านทานในวงจรหรือเปลี่ยนความถี่
ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าเสียงสะท้อนของกระแสและแรงดันคืออะไรสภาพของการใช้งานและการใช้งานจริงคืออะไร ในการรวมเนื้อหาเราขอแนะนำให้ดูวิดีโอที่มีประโยชน์ในหัวข้อ:
วัสดุที่เกี่ยวข้อง:
กำลังโหลด ...
