Iz e-ELEKTROTEHNIKA plus
| Vrstica 8: | Vrstica 8: | ||
| - | |||
[[Image:eele_slika_7_3_11.svg|thumb|right|Slika 7.3.11]] | [[Image:eele_slika_7_3_11.svg|thumb|right|Slika 7.3.11]] | ||
| Vrstica 56: | Vrstica 55: | ||
| - | |||
[[Image:eele_slika_7_3_12.svg|thumb|right|Slika 7.3.12: Frekvenčna odvisnost toka vzporednega nihajnega kroga]] | [[Image:eele_slika_7_3_12.svg|thumb|right|Slika 7.3.12: Frekvenčna odvisnost toka vzporednega nihajnega kroga]] | ||
| Vrstica 122: | Vrstica 120: | ||
| - | |||
[[Image:eele_slika_7_3_13.svg|thumb|right|Slika 7.3.13: Vpliv kakovosti na obliko frekvenčne karakteristike toka vzporednega nihajnega kroga]] | [[Image:eele_slika_7_3_13.svg|thumb|right|Slika 7.3.13: Vpliv kakovosti na obliko frekvenčne karakteristike toka vzporednega nihajnega kroga]] | ||
Redakcija: 15:36, 12. maj 2010
Vzporedni nihajni krog (slika 7.3.3) je v bistvu izmenični krog z vzporedno vezavo upora, tuljave in kondenzatorja, katerega osnovne lastnosti in zakonitosti že poznamo. Naredimo zato podobno, čeprav nekoliko krajšo pot kot pri zaporednem nihajnem krogu.
Poskus 7.3.4:
Vzporedno vezavo kondenzatorja s kapacitivnostjo 0.1 μF in tuljave z induktivnostjo 9,5 mH, priključimo na izvor sinusne napetosti 9 V nastavljive frekvence (slika 7.3.11).
![](javascript: loadPicture("Eele_slika_7_3_11.svg", 779);)
Pri stalni napetosti izvora povečujmo frekvenco napetosti od 2,8 kHz do 8 kHz in pri posamezni frekvenci izmerimo toke kondenzatorja, tuljave in izvora. Dobili bomo vrednosti:
TABELA
- Pri določeni frekvenci (5160 Hz) je tok izvora zelo majhen, pri višjih in nižjih frekvencah pa je bistveno večji.
- Pri enaki frekvenci (5160 Hz) sta toka kondenzatorja enaka in bistveno večja od toka izvora.
Iz enakosti tokov IC in IL lahko glede na znano dejstvo, da sta v proti fazi, sklepamo, da je v našem primeru pri frekvenci 5160 Hz popolna izmenjava energij WC in WL med kondenzatorjem in tuljavo. Podobno lahko iz toka izvora sklepamo, da je za vzdrževanje vsiljenega nihanja energije v LC nihajnem krogu pri omenjeni frekvenci potrebno najmanj energije.
- Vzporedni LC nihajni krog se na določeno frekvenco vsiljenega nihanja odzove na način, ki je značilen za lastno nihanje.
- Frekvenco vsiljenega nihanja, pri kateri je za nihanje energije v vzporednem nihajnem krogu potrebno najmanj energije, imenujemo resonančna frekvenca.
- Resonančna frekvenca vzporednega nihajnega kroga je enaka frekvenci lastnega nihanja kroga.
Ker sta pri lastnem nihanju LC nihajnega kroga reaktanci oziroma susceptanci enaki, velja tudi za vsiljeno nihanje vzporednega nihajnega kroga:
V poskusu 7.3.4 sicer nismo imeli tuljavi in kondenzatorju vzporedno priključenega upora, toda izgubna upornost predvsem tuljave ima podoben učinek. Obstaja enostavna metoda, po kateri zaporedno RL vezavo preračunamo v enakovredno vzporedno RL vezavo[1]. V našem primeru bi izmerili upornost navitja tuljave ≈ 11 Ω, preračunana enakovredna vzporedna upornost pa bi znašala ≈ 9 kΩ.
Frekvenčna karakteristika toka vzporednega nihajnega kroga
Če rezultate meritev poskusa 7.3.4 prikažemo grafično, dobimo sliko frekvenčne odvisnosti (karakteristiko) toka vzporednega nihajnega kroga (slika 7.3.12).
- Vzporedni nihajni krog slabo prepušča tok resonančne frekvence in frekvenc, ki so blizu resonančni frekvenci, tokove višjih in nižjih frekvenc pa bistveno bolje.
Če bi namesto izvora čiste sinusne napetosti na nihajni krog priključili izvor iz množice napetosti različnih frekvenc sestavljene napetosti, bi v nihajnem krogu bili toki višjih in nižjih frekvenc, toki resonančne frekvence in frekvenc, ki so blizu resonančni, pa bi bili močno dušeni.
![](javascript: loadPicture("Eele_slika_7_3_12.svg", 1206);)
- Vzporedni nihajni krog je pasovni, zaporni frekvenčni filter.
- Lastnost vzporednega nihajnega kroga, da iz množice možnih tokov različnih frekvenc »izbira« in zaduši le določene tokove, imenujemo selektivnost vzporednega nihajnega kroga.
Filtrske lastnosti vzporednega nihajnega kroga uporabljamo predvsem v radijski in TV tehniki v podobne namene, kot smo jih že omenili pri zaporednem nihajnem krogu.
Resonančno frekvenco vzporednega nihajnega kroga dobimo na podoben način kot za zaporednega, iz pogoja enakosti reaktanc, zato bomo končni izraz kar napisali:
Toda pozor. Če je tuljava slabe kakovosti in bomo njeno nadomestno zaporedno vezavo pretvarjali v vzporedno, bo nekoliko spremenjena tudi induktivna reaktanca. Posledično bo tudi resonančna frekvenca nekoliko drugačna. Navedena enačba pa velja dovolj dobro za kakovosti tuljave večje od 10.
- Področje frekvenc, katerih toke vzporedni nihajni krog slabo prevaja, imenujemo zaporni frekvenčni pas nihajnega kroga B (sl. 7.3.13).
- Zaporni frekvenčni pas je področje frekvenc, v katerem tok v nihajnem krogu moč Pr ne naraste čez 2Pr oziroma tok ni večji od Ir • √2.
- Širina zapornega frekvenčnega pasu B je določena z razliko mejnih frekvenc zapornega področja fmzg in fmsp.
Enačbo za neposredno računanje širine zapornega frekvenčnega pasu B dobimo na podoben način kot pri zaporednem nihajnem krogu.
Vidimo, da kljub nasprotnima oblikama frekvenčnih karakteristik toka zaporednega in vzporednega nihajnega kroga obravnavamo njune lastnosti na podoben način.
Kakovost vzporednega nihajnega kroga
Za vzporedni nihajni krog velja enaka definicija kakovosti, le da je v tem primeru skupna količina za računanje moči napetost izvora. Paralelni upor Rp praviloma ni dejanski upor, ampak v paralelno vezavo transformirana izgubna upornost predvsem tuljave[2].
oziroma po ureditvi
- Kakovost vzporednega nihajnega kroga je premo sorazmerna z v paralelno upornost transformirane izgubne upornosti tuljave in obratno sorazmerna z rektancama nihajnega kroga pri resonančni frekvenci.
- Vzporedna upornost (prevodnost) zmanjšuje kakovost vzporednega nihajnega kroga in povečuje njegov tok (propustnost) pri resonančni frekvenci.
Tudi navedena enačba je sprejemljiva za kakovosti tuljave večje od 10. Še bolj korektni bi bili, če bi tako pri zaporednem kot pri vzporednem nihajnem krogu pri kakovosti nihajnega kroga upoštevali tudi realnost izvora napetosti.
Na osnovi spoznanj pri obravnavi vpliva kakovosti na obliko karakteristike zaporednega nihajnega kroga lahko narišemo frekvenčne karakteristike toka vzporednega nihajnega kroga za različne kakovosti (sl. 7.3.13).
![](javascript: loadPicture("Eele_slika_7_3_13.svg", 1248);)
- Čim večja je kakovost vzporednega nihajnega kroga, tem manjši je resonančni tok, tem ožji je frekvenčni zaporni pas in tem boljša je selektivnost nihajnega kroga.
Frekvenčna karakteristika admitance vzporednega nihajnega kroga
Frekvenčno karakteristiko admitance Y(f) vzporednega nihajnega kroga lahko dobimo na osnovi izmerjenih tokov pri različnih frekvencah (poskus 7.3.4) in Ohmovega zakona
lahko pa tudi z računanjem po izrazu
Ob dejstvu, da je U = konst., obliko navedene karakteristike prikazuje slika 7.3.12.
- Oblika frekvenčne karakteristike admitance vzporednega nihajnega kroga je podobna obliki frekvenčne karakteristike impedance zaporednega nihajnega kroga.
S sliko frekvenčne karakteristike admitance smo tako le nazorneje prikazali lastnosti vzporedne vezave upora, tuljave in kondenzatorja v izmeničnem krogu.
Tokovna resonanca
V poskusu 7.3.4 smo ugotovili, da sta toka kondenzatorja in tuljave pri resonančni frekvenci vzporednega nihajnega kroga enaka in veliko večja od toka izvora. Kazalčni diagram izmeničnega kroga z vzporedno vezavo upora, tuljave in kondenzatorja potrjuje, da je to mogoče (tokova sta v proti fazi).
oziroma
- Toka tuljave in kondenzatorja v vzporednem nihajnem krogu sta pri resonančni frekvenci Q - krat večja od toka izvora.
- Zaradi »ojačenja« toka imenujemo resonanco vzporednega nihajnega kroga tokovna resonanca.
Tokovno resonanco koristno uporabljamo podobno kot napetostno resonanco na področju elektronike, predvsem radijske, TV in krmilne tehnike. Pri merjenju električnega toka v napravah ali sistemih, katerih frekvenca delovanja je enaka ali blizu resonančni frekvenci, pa moramo biti pozorni na pravilno izbiro merilnega območja A-metra.
Opombe
Podpoglavja:
- 7.3.2.1 Frekvenčna karakteristika toka vzporednega nihajnega kroga
- 7.3.2.2 Kakovost vzporednega nihajnega kroga
- 7.3.2.3 Frekvenčna karakteristika admitance vzporednega nihajnega kroga
- 7.3.2.4 Tokovna resonanca
 7.3.1.5 Napetostna resonanca
| 7.3.2.1 Frekvenčna karakteristika toka vzporednega nihajnega kroga
|
