![](/user_photo/_userpic.png)
- •Индуктивная связь
- •Коэффициент связи
- •Схемы замещения первичного и вторичного контуров
- •Настройка связанных контуров. Виды резонансов
- •Резонансные частоты связанных контуров
- •Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики связанных контуров
- •Полоса пропускания связных контуров
- •Избирательность связанных контуров
- •Энергетические соотношения в связных контурах
![](/html/78320/2188/html_LpGMnyKKQu.nd0f/htmlconvd-p6Dzqg5x1.jpg)
В области малых расстроек величины |
RВН1 и X ВН1 |
являются функциями |
||||||||||||||||||
обобщенной расстройки вторичного контура ξ2 , т.е. |
|
|||||||||||||||||||
RВН1 |
|
|
X СВ2 R2 |
|
|
X СВ2 R2 |
X СВ2 |
1 |
|
; |
|
|
(14.10) |
|||||||
= |
|
|
= |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
R22 + X 22 |
|
R22 (1+ X 22 R22 ) |
R2 |
|
1+ξ22 |
|
|
|||||||||||||
X ВН1 |
|
|
X СВ2 X 2 |
|
|
X СВ2 X 2 |
|
|
X СВ2 |
ξ2 |
|
. |
(14.11) |
|||||||
= |
|
|
= − |
|
= − |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
R22 + X 22 |
R22 (1+ X 22 R22 ) |
|
|
R2 |
|
1+ξ22 |
|||||||||||||
Если |
считать, |
что в областях |
|
|
малых |
|
расстроек |
множитель является |
постоянной величиной (не зависящей от частоты), то полученные выражения с точностью до постоянного множителя аналогичны выражениям эквивалентных активного и реактивного сопротивлений параллельного колебательного контура. Графическая зависимость RВН1 и X ВН1 от ξ2 показана на рис. 14.6.
Аналогичные рассуждения можно провести и для второго контура :
RВН2 |
= R1 |
X СВ2 |
= |
|
X СВ2 |
|
1 |
|
|
|
; |
|
(14.12) |
||
Ζ2 |
R |
1+ξ2 |
|
||||||||||||
|
|
11 |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||
X ВН2 |
= −X1 |
X СВ2 |
|
= − |
|
X СВ2 |
|
|
|
ξ1 |
. |
(14.13) |
|||
Ζ2 |
|
|
R |
1 |
+ξ2 |
||||||||||
|
|
|
|
11 |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
Вносимое активное сопротивление характеризует величину активной энергии, передаваемой из первичного контура во вторичный. Реактивное вносимое сопротивление при резонансе вторичного контура равна нулю. При изменении частоты в обе стороны от резонансной реактивное вносимое сопротивление по абсолютной величине сначала увеличивается, а затем уменьшается, имея максимумы при единичных значениях обобщенной расстройки.
Рис. 14.6
По своему закону реактивное вносимое сопротивление противоположно реактивному сопротивлению вторичного контура. Поэтому реактивное вносимое сопротивление может как уменьшить, так и увеличить собственное реактивное сопротивление первичного контура. При больших расстройках как активное, так и реактивное вносимые сопротивления стремятся к нулю, что равносильно размыканию вторичного контура.
Настройка связанных контуров. Виды резонансов
Настройка связанных контуров производится в целях получения во вторичном контуре максимально возможного тока I2 max max (максимум-
максиморум) и, следовательно, выделения на его нагрузке максимальной активной мощности.
Дляполучениямаксимальновозможноготокавовторичномконтуре I2 max max осуществляется настройка связанных контуров, которую можно производить
![](/html/78320/2188/html_LpGMnyKKQu.nd0f/htmlconvd-p6Dzqg6x1.jpg)
изменением реактивных сопротивлений контуров X1 , X 2 и величины сопротивления связи X СВ при неизменных значениях ω , R1 , R2 и Em .
Данные регулировки можно производить раздельно и совместно. В связи с этим различают следующие способы настройки контуров : первый и второй частные резонансы, полный и сложный резонансы.
Дляанализапервичныхспособовнастройкисвязанныхконтуровобратимся к их схемам замещения (рис. 14.7).
П е р в ы й ч а с т н ы й р е з о н а н с . При данном способе настройки изменяется только величина сопротивления X1 в первичном контуре. Это
достигается изменением емкости C1 конденсатора (см.рис.14.1,а), т.е. X1 =VAR ,
X 2 = const , X СВ = const .
В этом случае в первичном контуре (см. рис. 14.7,а) будет
I1 = I1m = |
|
|
|
|
Em |
|
= |
Em |
, |
(14.14) |
|
|
|
|
|
|
|
R1 + RВН1 |
|||||
|
|
(R1 + RВН1 )2 +(X1 + X ВН )21 |
|||||||||
где RВН1 |
= R2 |
X СВ2 |
- активное сопротивление, вносимое в первичный контур |
||||||||
Ζ2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
22 |
|
|
|
|
|
|
из вторичного.
Рис. 14.7
Из соотношения (14.14) следует, что при первом расчетном резонансе реактивное сопротивление первичного контура равно нулю, т.е. X1 + X ВН1 = 0 .
При первом частном резонансе ток во вторичном контуре, определяемый соотношением (14.7), принимает максимальное значение (но не максимуммаксиморум) :
|
|
|
|
|
I2m = |
|
|
|
|
|
Em X СВ |
|
|
|
|
|
|
Em X СВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Em X СВ |
|
|
|
Em X СВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Ζ11 Ζ22 + X СВ2 |
|
|
Ζ11 + X СВ2 |
|
|
|
Ζ22 |
|
Ζ11 |
+ ΖВН1 |
|
Ζ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Ζ22 |
Ζ22 |
|
|
|
22 |
|
(R + R |
ВН1 |
)2 +(X |
1 |
+ X |
ВН1 |
)2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||
= |
|
|
|
Em X СВ |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(14.15) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Ζ |
22 |
(R + R |
ВН1 |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
где |
|
Ζ |
|
- модуль комплексного числа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
В т о р о й |
ч а с т н ы й р е з о н а н с. Настройка контуров в этом случае |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
производится изменением реактивного сопротивления X 2 |
вторичного контура |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(обычно емкости C2 ) при X1 = const |
и X СВ |
= const |
(рис. 14.1,а). В этом случае ток |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
во |
|
|
вторичном |
контуре |
|
максимален |
|
|
|
|
(но |
не |
|
максимум-максиморум) |
: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
I2 max |
|
= |
|
Em X СВ |
|
|
= |
|
|
|
|
|
Em X СВ |
= |
|
|
|
Em X СВ |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
Em X СВ |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Ζ11 Ζ22 + X СВ2 |
|
Ζ11 |
|
Ζ22 |
+ X СВ2 Ζ11 |
|
Ζ11 |
|
Ζ22 + ΖВН2 |
|
|
|
Ζ11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(R2 |
+ RВН1 )2 |
+(X 2 + X ВН2 )2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
![](/html/78320/2188/html_LpGMnyKKQu.nd0f/htmlconvd-p6Dzqg7x1.jpg)
= Ζ11 |
(R2 |
+ RВН2 ). |
(14.16) |
|||
|
|
Em X СВ |
|
|
|
|
где RВН2 |
= R1 |
X СВ2 |
- активное сопротивление, вносимое во вторичный контур |
Ζ112
из первичного.
При вторичном частном резонансе реактивное сопротивление вторичного
контура равно нулю, т.е. X 2 + X ВН2 = 0.
Таким образом, методом первого и второго частных резонансов добиться максимально возможного тока во вторичном контуре невозможно. Для этой цели необходимо применять способы сложного и полного резонансов.
С л о ж н ы й р е з о н а н с . При настройке этим способом максимально возможного тока добиваются изменением реактивного сопротивления
одного из контуров (либо X1 , либо X 2 ) и величины сопротивления связи X СВ . Возможны два способа настройки :
1) |
X1 |
=VAR , |
X СВ =VAP , |
X 2 |
= const ; |
2) |
X 2 |
=VAR , |
X СВ =VAP , |
X1 |
= const . |
Настройка связанных контуров первым способом сложного резонанса осуществляетсяметодомпоследовательныхприближений. Сначаларегулировкой X1 добиваются первого частного резонанса, при этом обеспечивается максимум
тока I2 max . Затемдобиваются дальнейшего увеличения тока во вторичном контуре
за счет подстройки сопротивления связи X СВ . При изменении |
X СВ нарушается |
|
условие первого частного резонанса X1 + X ВН1 = 0 , где X ВН1 = −X 2 |
X СВ2 |
. |
|
||
|
Ζ2 |
|
|
22 |
|
Поэтому подстраивают X1 и так далее.
Припервомчастномрезонансесоотношениедлятока I2 (14.15)можетбыть записано в виде
I2 max = |
Em X СВ |
|
|
= |
|
′ |
|
|
, |
(14.17) |
|
|
|
|
Em hСВ |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
X 2 |
|
|
R |
+ R |
h′2 |
|
|
|
|
|
|
СВ |
|
1 |
2 |
|
СВ |
|
|
|
|
Ζ22 R1 |
+ R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Ζ22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
где hСВ′ = X СВ Ζ22 .
Определимоптимальноезначениесопротивлениясвязи X свОПТ , прикотором
ток во вторичном контуре принимает максимально возможное значение. Для этого решим уравнение относительно hСВ :
|
d |
|
|
′ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0 . |
|
|||||
|
|
|
hСВОПТ |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
dhСВ |
R1 + R2 hСВОПТ |
|
|
||||||||||
В результате получим |
Ζ22 , |
|||||||||||||
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
= R1 |
R2 |
= X |
|||||||||
hСВОПТ |
СВОПТ |
|||||||||||||
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= Ζ22 |
|
R2 |
. |
|
|
(14.18) |
|||||
|
X СВОПТ |
|
|
|
Подставляя уравнение (14.18) в соотношение (14.17), получим выражение максимально возможного тока во вторичном контуре :
![](/html/78320/2188/html_LpGMnyKKQu.nd0f/htmlconvd-p6Dzqg8x1.jpg)
I2 max max = |
|
Em |
|
(14.19) |
|
|
|
|
|
||
2 |
|
R1R2 |
|||
|
|
|
|
где R1 , R2 -сопротивление потерь (см. рис. 14.1) первичного и вторичного
контуров.
Настройка связанных контуров вторым способом сложного резонанса осуществляется аналогичным образом : последовательной подстройкой X 2
(обеспечивается второй частный резонанс) и X СВ ( X1 = const ).
Привторомчастномрезонансеток I2 max (см.выражение(14.16))можетбыть определен с помощью соотношения
I2 max = |
|
|
|
|
= |
|
′′ |
|
, |
(14.20) |
|
Em X СВ |
|
Em hСВ |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
X 2 |
|
R |
+ R h′′2 |
|
|
||
|
|
+ R |
|
СВ |
1 |
1 |
СВ |
|
|
||
|
Ζ11 R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Ζ11 |
|
|
|
|
|
|
где hСВ′′ = X СВ Ζ11 .
Откуда легко найти выражение оптимального сопротивления связи X СВОПТ′′ , при котором во вторичном контуре обеспечивается максимально возможный ток
I2 max max
hСВОПТ |
= R2 |
R1 = |
X СВ Ζ11 ; |
(14.21) |
||||
′′ |
|
|
|
|
|
|
′′ |
|
′′ |
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
= Ζ11 |
R . |
|
|
|||||
X СВОПТ |
|
|
||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Подставляя выражение (14.21) в соотношение (14.20), получаем уже
I2 max max = |
|
Em |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
R R |
2 |
|||
|
|
1 |
|
|
Таким образом, при обоих способах настройки в сложный резонанс максимально возможное значение тока во вторичном контуре одинаково.
П о л н ы й р е з о н а н с. При применении данного способа производится настройка сначала первичного контура в первый частный резонанс при очень слабой связи, затем вторичного контура во второй частный резонанс. После выполнения подобных настроек X1 = 0 , X 2 = 0 . Затем, увеличивая связь между
контурами, добиваются получения тока I2 max max .
Таким образом, при настройке данным способом X1 = 0 , X 2 = 0 , X СВ =VAR . Запишем выражение модуля тока во вторичном контуре :
I2 |
= |
|
|
Em X СВ2 |
|
= |
|
|
Em X СВ2 |
|
|
|
= |
|
Ζ11 |
Ζ22 + X СВ2 |
|
Ζ11 |
|
Ζ22 + X СВ2 |
Ζ11 |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Em X СВ2 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
Em X СВ |
|
. |
(14.22) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1R2 + X |
СВ2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
X |
2 |
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X СВ |
|
|
|
− X1 |
СВ |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
R1 |
+ X1 |
|
R2 |
+ R1 R2 |
+ X 2 |
|
+ |
X 2 |
R2 + X 2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|||
Из соотношения (14.22) можно найти выражение оптимального |
||||||||||||||||||||||||||||
сопротивления связи X СВОПТ , при котором ток I2 |
= I2 max max . Решая уравнение вида |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
d |
|
|
|
X СВ |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
dX |
|
|
|
R R |
2 |
+ X 2 |
|
= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
СВ |
1 |
|
|
СВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
получим |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(14.23) |
|
|
|
|
||||||||||
|
X СВОПТ |
= |
R1R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|