Resonansi Seri Sederhana

Efek serupa terjadi pada rangkaian induktif/kapasitif seri. Ketika keadaan resonansi tercapai (reaktansi kapasitif dan induktif sama), kedua impedansi saling meniadakan dan total impedansi turun menjadi nol! Contoh:

Sirkuit resonansi seri sederhana.

Dengan total impedansi seri sama dengan 0 pada frekuensi resonansi 159.155 Hz, hasilnya adalah korsleting melintasi sumber daya AC pada resonansi. Di sirkuit yang digambar di atas, ini tidak akan bagus.

Saya akan menambahkan resistor kecil (Gambar di bawah) secara seri dengan kapasitor dan induktor untuk menjaga arus rangkaian maksimum agak terbatas, dan melakukan analisis SPICE lain pada rentang frekuensi yang sama.

Sirkuit resonansi seri yang cocok untuk SPICE.

sirkuit lc seri v1 1 0 ac 1 dosa r1 1 2 1 c1 2 3 10u l1 3 0 100m .ac lin 20 100 200 .plot ac i(v1) .akhir

Plot rangkaian resonansi seri dari arus I(v1).

Seperti sebelumnya, amplitudo arus rangkaian meningkat dari bawah ke atas, sedangkan frekuensi meningkat dari kiri ke kanan. Puncaknya masih terlihat pada titik frekuensi yang diplot 157,9 Hz, titik analisis terdekat dengan prediksi titik resonansi kami 159,155 Hz.

Ini akan menunjukkan bahwa rumus frekuensi resonansi kami berlaku untuk rangkaian LC seri sederhana seperti halnya untuk rangkaian LC paralel sederhana, yang merupakan kasus:

Sebuah kata peringatan adalah untuk rangkaian resonansi LC seri:karena arus tinggi yang mungkin ada dalam rangkaian LC seri pada resonansi, dimungkinkan untuk menghasilkan penurunan tegangan tinggi yang berbahaya melintasi kapasitor dan induktor, karena masing-masing komponen memiliki impedansi yang signifikan.

Kita dapat mengedit netlist SPICE pada contoh di atas untuk memasukkan plot tegangan melintasi kapasitor dan induktor untuk menunjukkan apa yang terjadi.

sirkuit lc seri v1 1 0 ac 1 dosa r1 1 2 1 c1 2 3 10u l1 3 0 100m .ac lin 20 100 200 .plot ac i(v1) v(2,3) v(3) .akhir

Plot Vc=V(2,3) Puncak 70 V, VL=v(3) Puncak 70 V, I=I(V1#cabang) 0,532 A puncak .

Menurut SPICE, tegangan pada kapasitor dan induktor mencapai puncaknya sekitar 70 volt!

Ini cukup mengesankan untuk power supply yang hanya menghasilkan 1 volt. Tak perlu dikatakan, kehati-hatian diperlukan saat bereksperimen dengan sirkuit seperti ini. Tegangan SPICE lebih rendah dari nilai yang diharapkan karena jumlah langkah kecil (20) dalam pernyataan analisis AC (.ac lin 20 100 200). Berapa nilai yang diharapkan?

Diberikan:fr =159.155 Hz, L =100mH, R =1 XL =2πfL =2π(159.155)(100mH)=j100Ω XC =1/(2πfC) =1/(2π(159.155)(10µF)) =-j100Ω Z =1 +j100 -j100 =1 I =V/Z =(1 V)/(1 ) =1 A VL =IZ =(1 A)(j100) =j100 V VC =IZ =(1 A)(-j100) =-j100 V VR =IR =(1 A)(1)=1 V Vtotal =VL + VC + VR Vtotal =j100 -j100 +1 =1 V

Nilai yang diharapkan untuk tegangan kapasitor dan induktor adalah 100 V. Tegangan ini akan menekankan komponen-komponen ini ke tingkat itu dan mereka harus diberi nilai yang sesuai. Namun, tegangan ini keluar dari fase dan membatalkan, menghasilkan tegangan total di ketiga komponen hanya 1 V, tegangan yang diberikan. Rasio tegangan kapasitor (atau induktor) dengan tegangan yang diberikan adalah faktor “Q”.

 Q =VL/VR =VC/VR

TINJAUAN:

Total impedansi rangkaian LC seri mendekati nol saat frekuensi catu daya mendekati resonansi.
Rumus yang sama untuk menentukan frekuensi resonansi dalam rangkaian tangki sederhana juga berlaku untuk rangkaian seri sederhana.
Tegangan yang sangat tinggi dapat terbentuk di seluruh komponen individu dari rangkaian LC seri pada resonansi, karena aliran arus yang tinggi dan impedansi komponen individu yang substansial.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

Lembar Kerja Rangkaian AC Seri dan Paralel

Resonansi Paralel Sederhana (Sirkuit Tangki) Aplikasi Resonansi

Teknologi Industri

Proses manufaktur

pencetakan 3D

Sistem Kontrol Otomatisasi

Teknologi Industri