صدى الجهد

إذا كانت دائرة التيار المتردد متصلة في سلسلة اداة الحث و مكثف، ثم تؤثر بطريقتها الخاصة على المولد الذي يغذي الدائرة ووصلات الطور بين التيار والجهد.

يُدخل الحث تحولًا في الطور حيث يتخلف التيار عن الجهد بمقدار ربع فترة ، بينما المكثف ، على العكس من ذلك ، يجعل الجهد في الدائرة يتأخر عن التيار بمقدار ربع فترة. وبالتالي ، فإن تأثير المقاومة الاستقرائية على إنزياح الطور بين التيار والجهد في الدائرة يكون معاكسًا لتأثير المقاومة السعوية.

يؤدي هذا إلى حقيقة أن التحول الكلي للطور بين التيار والجهد في الدائرة يعتمد على نسبة قيم المقاومة الاستقرائية والسعة.

إذا كانت قيمة المقاومة السعوية للدائرة أكبر من القيمة الاستقرائية ، فإن الدائرة ذات سعة بطبيعتها ، أي أن الجهد يتأخر عن التيار في الطور. على العكس من ذلك ، إذا كانت المقاومة الاستقرائية للدائرة أكبر من المقاومة السعوية ، فإن الجهد يقود التيار وبالتالي تكون الدائرة حثيًا.

يتم تحديد إجمالي التفاعل Xtot للدائرة التي ندرسها عن طريق إضافة المقاومة الاستقرائية للملف XL والمقاومة السعوية للمكثف XC.

ولكن نظرًا لأن تأثير هذه المقاومات في الدائرة عكس ذلك ، يتم تعيين علامة ناقص لإحدى هذه المقاومات ، وهي Xc ، ويتم تحديد التفاعل الكلي بالصيغة:

تنطبق على هذه الدائرة قانون أوم، نحن نحصل:

يمكن تحويل هذه الصيغة على النحو التالي:

في المعادلة الناتجة ، AzxL - القيمة الفعالة لمكون الجهد الكلي للدائرة ، والتي ستتغلب على المقاومة الاستقرائية للدائرة ، و AzNSC - القيمة الفعالة لمكون الجهد الكلي للدائرة ، والتي سوف التغلب على المقاومة السعوية.

وبالتالي ، يمكن اعتبار الجهد الكلي لدائرة تتكون من سلسلة توصيل لملف ومكثف على أنه يتكون من فترتين ، وتعتمد قيمهما على قيم المقاومة الاستقرائية والسعة لـ دائرة كهربائية.

كنا نعتقد أن مثل هذه الدائرة ليس لها مقاومة نشطة. ومع ذلك ، في الحالات التي لم تعد فيها المقاومة النشطة للدائرة صغيرة جدًا بحيث لا تكاد تذكر ، يتم تحديد المقاومة الكلية للدائرة بالصيغة التالية:

حيث R هي المقاومة النشطة الكلية للدائرة ، XL -NSC - تفاعلها الكلي. بالانتقال إلى صيغة قانون أوم ، لدينا الحق في كتابة:

صدى جهد التيار المتردد

تؤدي المقاومة الاستقرائية والسعة المتصلة في سلسلة إلى حدوث تحول أقل في الطور بين التيار والجهد في دائرة التيار المتردد مما لو تم تضمينهما في الدائرة بشكل منفصل.

بمعنى آخر ، من الإجراء المتزامن لهذين التفاعلين ذي الطبيعة المختلفة في الدائرة ، يحدث التعويض (التدمير المتبادل) لتحول الطور.

التعويض الكامل ، أي. سيحدث الإزالة الكاملة لتحول الطور بين التيار والجهد في مثل هذه الدائرة عندما تكون المقاومة الاستقرائية مساوية للمقاومة السعوية للدائرة ، أي عندما تكون XL = XC أو ، وهي نفسها ، عندما تكون L = 1 / C.

في هذه الحالة ، سوف تتصرف الدائرة كمقاومة نشطة بحتة ، أي كما لو أنها لا تحتوي على ملف ولا مكثف. يتم تحديد قيمة هذه المقاومة من خلال مجموع المقاومة النشطة للملف والأسلاك المتصلة. الذي تيار فعال في الدائرة سيكون الأكبر ويتم تحديده بواسطة صيغة قانون أوم I = U / R حيث يتم الآن استبدال Z بـ R.

في الوقت نفسه ، ستكون الفولتية التي تعمل على الملف UL = AzxL وعلى المكثف Uc = AzNSCC متساوية وستكون كبيرة قدر الإمكان. مع المقاومة النشطة المنخفضة للدائرة ، يمكن أن تتجاوز هذه الفولتية عدة مرات إجمالي الجهد U لأطراف الدائرة. هذه الظاهرة المثيرة للاهتمام تسمى رنين الجهد في الهندسة الكهربائية.

في التين. يوضح الشكل 1 منحنيات الفولتية والتيارات والطاقة عند جهد الرنين في الدائرة.

رسم بياني لتيار الجهد والطاقة عند صدى الجهد

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن المقاومات XL و C هي متغيرات تعتمد على تواتر التيار وتستحق على الأقل تغيير تردده بشكل طفيف ، على سبيل المثال ، زيادته حيث أن XL = ωL ستزداد ، و XSC = = 1 / ωC سوف تنخفض وبالتالي فإن صدى الجهد في الدائرة سوف ينزعج على الفور ، بينما مع المقاومة النشطة ، ستظهر المفاعلة في الدائرة. سيحدث نفس الشيء إذا قمت بتغيير قيمة المحاثة أو سعة الدائرة.

مع صدى الجهد ، سيتم إنفاق طاقة المصدر الحالي فقط للتغلب على المقاومة النشطة للدائرة ، أي لتسخين الأسلاك.

في الواقع ، في دائرة ذات ملف حثي واحد ، تحدث تقلبات في الطاقة ، أي النقل الدوري للطاقة من المولد إلى حقل مغناطيسي لفائف. يحدث نفس الشيء في دائرة بها مكثف ، ولكن بسبب طاقة المجال الكهربائي للمكثف. في دائرة بها مكثف ومحث عند صدى الجهد (ХL = XC) ، تنتقل الطاقة ، بمجرد تخزينها بواسطة الدائرة ، بشكل دوري من الملف إلى المكثف والعكس صحيح ، ويستهلك فقط الطاقة اللازمة للتغلب على المقاومة النشطة لـ تقع الدائرة على حصة مصدر التيار. لذلك ، يحدث تبادل الطاقة بين المكثف والملف تقريبًا بدون مشاركة المولد.

على المرء فقط أن يكسر صدى الجهد بالقيمة ، وكيف تصبح طاقة المجال المغناطيسي للملف غير متساوية مع طاقة المجال الكهربائي للمكثف ، وفي عملية تبادل الطاقة بين هذه المجالات ، فإن الطاقة الزائدة سوف تظهر ، والتي ستتدفق بشكل دوري من المصدر في الدائرة ، ثم تغذيها مرة أخرى في الدائرة.

هذه الظاهرة تشبه إلى حد بعيد ما يحدث في آلية الساعة. سيكون بندول الساعة قادرًا على التأرجح باستمرار دون مساعدة زنبرك (أو وزن في مشاية الساعة) إذا لم تكن قوى الاحتكاك التي تبطئ حركتها.

يساعد الزنبرك ، من خلال نقل بعض طاقته إلى البندول في اللحظة المناسبة ، على التغلب على قوى الاحتكاك ، وبالتالي تحقيق استمرارية التذبذب.

وبالمثل ، في الدائرة الكهربائية ، عندما يحدث الرنين فيها ، ينفق المصدر الحالي طاقته فقط للتغلب على المقاومة النشطة للدائرة ، وبالتالي مساعدة العملية التذبذبية فيها.

وهكذا توصلنا إلى استنتاج مفاده أن دائرة التيار المتردد ، التي تتكون من مولد ومحث ومكثف متصلان بالسلسلة ، في ظل ظروف معينة ، تصبح XL = XС نظامًا متذبذبًا ... سميت هذه الدائرة بدائرة متذبذبة.

من المعادلة XL = XС يمكن تحديد قيم تردد المولد الذي تحدث فيه ظاهرة صدى الجهد:

معنى السعة والتحريض للدائرة حيث يحدث صدى الجهد:

وبالتالي ، عند تغيير أي من هذه الكميات الثلاث (eres ، L و C) ، من الممكن إحداث رنين للجهد في الدائرة ، أي تحويل الدائرة إلى دائرة متذبذبة.

مثال على تطبيق مفيد لرنين الجهد: يتم ضبط دارة دخل المستقبل بواسطة مكثف متغير (أو مقياس متغير) بحيث يحدث رنين الجهد فيه. هذا يحقق زيادة كبيرة في جهد الملف المطلوب للتشغيل العادي للمستقبل مقارنة بجهد الدائرة الناتج عن الهوائي.

إلى جانب الاستخدام المفيد لظاهرة صدى الجهد في الهندسة الكهربائية ، غالبًا ما تكون هناك حالات يكون فيها صدى الجهد ضارًا.زيادة كبيرة في الجهد في أقسام فردية من الدائرة (على الملف أو على المكثف) مقارنة بالجهد المولد يمكن أن يؤدي إلى تلف الأجزاء المنفصلة وأجهزة القياس.