誘導結合発振回路

エネルギーが最初の回路から 2 番目の回路に、またはその逆に伝達できるように、相互に配置された 2 つの発振回路を考えてみましょう。

このような状態の発振回路は、一方の回路で発生した電磁振動が他方の回路にも電磁振動を引き起こし、あたかもこれらの回路がつながっているかのようにエネルギーが移動するため、結合回路と呼ばれます。

チェーン間の接続が強ければ強いほど、より多くのエネルギーが 1 つのチェーンから別のチェーンに伝達され、チェーンが互いにより強く影響します。

ループ相互接続の大きさは、パーセント (0 ～ 100%) として測定されるループ結合係数 Kwv によって定量化できます。回路接続は誘導（変圧器）、単巻変圧器、または容量性です。この記事では、誘導結合、つまり回路の相互作用が磁場 (電磁場) によってのみ発生する状態について考えます。

誘導結合は、次のように回路巻線の相互誘導作用によって生じるため、変圧器結合とも呼ばれます。 変圧器の中で唯一の違いは、発振回路が原理的に従来の変圧器で見られるほど密接に結合できないことです。

接続された回路のシステムでは、そのうちの 1 つが発電機によって (交流電源から) 電力を供給され、この回路は一次回路と呼ばれます。図において、一次回路は素子 L1 と C1 で構成される回路です。一次回路からエネルギーを受け取る回路は二次回路と呼ばれ、図では要素 L2 と C2 で表されます。

リンク構成とループ共振

一次ループのコイル L1 で電流 I1 が変化すると (増加または減少)、このコイルの周囲の磁界 B1 の誘導の大きさもそれに応じて変化し、この磁界の力線が二次コイル L2 の巻線を横切ります。したがって、電磁誘導の法則に従って、その中にEMFが誘導され、コイルL2に電流I2が発生します。したがって、変圧器のように、一次回路からのエネルギーが二次回路に伝達されるのは磁界を介していることがわかります。

実際に接続されたループは、一定の接続または可変の接続を持つことができます。これは、ループの製造方法によって実現されます。たとえば、ループのコイルを共通のフレームに巻いたり、固定したりすることができます。あるいは、物理的な接続が行われる可能性もあります。コイルの互いに対する動き、その場合、それらの関係は可変です。可変リンク コイルは、それらを横切る矢印とともに概略的に示されています。

したがって、上で述べたように、コイルの結合係数 Ksv は回路の相互接続をパーセンテージとして反映します。実際には、巻線が同じであると想像すると、コイルの磁束 F1 がどの程度であるかを示します。コイル L1 はコイル L2 にも当てはまります。より正確には、結合係数 Ksv は、第 2 回路に誘導される EMF が、コイル L1 のすべての磁力線がその生成に関与した場合に第 2 回路に誘導される可能性がある EMF よりも何倍小さいかを示します。

接続された回路で利用可能な最大の電流と電圧を得るには、それらを維持する必要があります。 互いに共鳴して.

送信（一次）回路の共振は、一次回路のデバイスに応じて、電流の共振または電圧の共振になります。発電機が回路に直列に接続されている場合、共振は電圧で発生し、並列の場合は電圧で発生します。電流の共鳴。コイル L2 自体が二次回路に直列に接続された AC 電圧源として効果的に機能するため、通常、二次回路内で電圧共振が発生します。

ループを特定の CWS に関連付けると、その共振へのチューニングは次の順序で行われます。一次回路は、一次ループ内で共振が得られるように、つまり最大電流 I1 に達するまで調整されます。

次のステップは、二次回路を最大電流 (C2 の最大電圧) に設定することです。次に、コイル L2 からの磁束 F2 が磁束 F1 に影響を及ぼし、回路が連携して動作するため、一次ループの共振周波数がわずかに変化するため、一次回路が調整されます。

単一ブロックの一部として作成された接続回路をセットアップする場合、調整可能なコンデンサ C1 と C2 を同時に使用すると便利です (概略的には、共通のローターを備えた調整可能なコンデンサは、それらを横切る結合された点線の矢印で示されています)。調整の別の可能性は、比較的小さな容量の追加のコンデンサをメインのコンデンサと並列に接続することです。

コイル内のコアを動かすなど、巻いたコイルのインダクタンスを調整することで共振を調整することも可能です。このような「調整可能な」コアは、矢印が交差する破線で示されています。

チェーン同士の作用メカニズム

二次回路が一次回路に影響を与えるのはなぜですか?また、これはどのようにして起こるのでしょうか?二次回路の電流 I2 は、それ自身の磁束 F2 を生成します。この磁束 F2 は、コイル L1 の巻線を部分的に横切り、その結果、コイル内に EMF が誘導され、その方向は (レンツの法則によると) 電流 I1 に対して抵抗があり、したがって電流 I1 を低減しようとすると、追加の抵抗、つまり導入された抵抗として一次回路が求められます。

二次回路が発電機の周波数に同調すると、一次回路に導入される抵抗は純粋にアクティブになります。

導入される抵抗は、回路が強くなるほど、つまり Kw が大きくなるほど、二次回路から一次回路に導入される抵抗も大きくなることがわかります。実際、この挿入抵抗は、二次回路に伝達されるエネルギーの量を特徴づけます。

二次回路が発電機の周波数に関して調整されている場合、二次回路によって導入される抵抗には、能動抵抗に加えて、無効成分（回路が分岐する方向に応じて容量性または誘導性）が含まれます。 。

輪郭間の接続のサイズ

回路の結合係数 Kww に関連した、二次回路の電流の発電機の周波数への依存性をグラフで考えてみましょう。輪郭の結合が小さいほど共振は鋭くなり、Kww が増加するにつれて共振曲線のピークは最初は平坦になり (臨界結合)、その後結合がさらに強くなると二重裏打ちの外観になります。

回路が同一であれば、二次回路で最大の電力を得るという観点から、重要な接続は最適であると考えられます。このような最適モードの結合係数は、数値的には減衰値 (回路 Q の Q 係数の逆数) に等しくなります。

強い接続 (より重要) は共振曲線にくぼみを形成し、この接続が強いほど周波数の低下が大きくなります。回路が強力に接続されていると、一次ループからのエネルギーが 50% 以上の効率で二次ループに伝達されます。このアプローチは、より多くの電力を回路から回路に転送する必要がある場合に使用されます。

弱い結合 (臨界未満) は、単一回路の場合と同じ形状の共振曲線を提供します。弱い結合は、大きな電力を一次ループから二次回路に高効率で伝送する必要がなく、二次回路の一次回路への影響を最小限に抑えることが望ましい場合に使用されます。二次回路の Q 値が高くなるほど、共振時の二次回路内の電流の振幅も大きくなります。弱いリンクは、無線機器の測定目的に適しています。