Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Teknologi Industri

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Dalam jaringan LC ideal dengan resistansi yang bisa diabaikan, frekuensi resonansi ditentukan sepenuhnya oleh nilai induktor dan kapasitor, menghasilkan impedansi tak hingga dalam rangkaian paralel (tangki) atau impedansi nol dalam konfigurasi seri. Namun, setelah resistansi signifikan diperkenalkan, kondisi resonansi sederhana tidak lagi berlaku, dan perilaku resonansi sebenarnya berubah.

Dalam contoh di bawah ini kita mempertahankan kapasitor pada 10 µF dan induktor pada 100 mH—nilai yang sama yang digunakan dalam perhitungan sebelumnya—sementara menambahkan berbagai elemen resistif untuk mengamati bagaimana titik resonansi bergerak.

Frekuensi Resonansi Rangkaian dengan Resistansi Tinggi

Persamaan buku teks kami memprediksi resonansi sebesar 159.155 Hz. Simulasi SPICE berikut menunjukkan frekuensi di mana arus mencapai ekstremnya saat resistansi ditambahkan.

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Rangkaian LC paralel dengan resistor secara seri dengan induktor.

 resonant circuit v1 1 0 ac 1 sin c1 1 0 10u r1 1 2 100 l1 2 0 100m .ac lin 20 100 200 .plot ac i(v1) .end 

Hasil: Arus minimum terjadi pada 136.8 Hz, geseran ke bawah dari 159.2 Hz yang dihitung.

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Menambahkan resistor seri kecil (Rbogus) pada sisi kapasitor menghindari masalah konvergensi SPICE dan mengilustrasikan geseran yang berbeda:

 resonant circuit v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 100 c1 2 0 10u rbogus 1 3 1e-12 l1 3 0 100m .ac lin 20 100 400 .plot ac i(v1) .end 

Hasil: Arus minimum sekarang terjadi sekitar 180 Hz, geseran ke atas.

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Rangkaian LC Seri dengan Resistansi Paralel

Sekarang kita sisipkan resistor signifikan secara paralel dengan induktor atau kapasitor. Resistor 1 Ω kecil (R1) juga disertakan secara seri untuk membatasi arus keseluruhan pada resonansi.

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Rangkaian LC seri dengan resistor 100 Ω secara paralel dengan induktor.

 resonant circuit v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 1 c1 2 3 10u l1 3 0 100m r2 3 0 100 .ac lin 20 100 400 .plot ac i(v1) .end 

Hasil: Puncak arus bergerak ke sekitar 178.9 Hz, geseran ke atas.

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Dengan resistor 100 Ω ditempatkan secara paralel dengan kapasitor:

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Rangkaian LC seri dengan resistor 100 Ω secara paralel dengan kapasitor.

 resonant circuit v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 1 c1 2 3 10u r2 2 3 100 l1 3 0 100m .ac lin 20 100 200 .plot ac i(v1) .end 

Hasil: Arus maksimum sekarang muncul pada 136.8 Hz, geseran ke bawah.

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Memahami Antiresonansi

Geseran sistematis resonansi yang disebabkan oleh resistansi tambahan dikenal sebagai antiresonansi. Pola yang diamati dalam empat contoh SPICE ini konsisten:

Karena peran komplementer induktor dan kapasitor, resistansi secara seri dengan satu elemen menghasilkan geseran yang sama dengan resistansi secara paralel dengan elemen lainnya. Magnitudo geseran identik, dan plot impedansi adalah cermin gambar.

Efek Kulit

Induktor nyata mengandung resistansi signifikan karena gulungan panjangnya. Resistansi ini meningkat dengan frekuensi karena efek kulit—arus AC cenderung mengalir di dekat permukaan konduktor, mengurangi area lintas efektif dan sehingga meningkatkan resistansi.

Kerugian Inti dalam Induktor Intis Besi

Sumber resistansi lain adalah generasi arus eddy dalam inti besi saat fluks magnet berubah. “Kerugian inti” ini berperilaku seperti beban resistif tambahan, yang dapat diminimisikan dengan inti laminasi dan bahan magnet berkualitas tinggi tetapi tidak dapat sepenuhnya dihilangkan.

Rangkaian RLC

Ketika ketiga elemen—resistor, induktor, dan kapasitor—disambungkan secara seri, frekuensi resonansi tetap tidak berubah meskipun resistansi seri besar. Hasil SPICE mengonfirmasi ini:

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Rangkaian RLC seri: resonansi pada 159.2 Hz; resistansi yang meningkat hanya memperlebar puncak.

 series rlc circuit v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 100 c1 2 3 10u l1 3 0 100m .ac lin 20 100 200 .plot ac i(v1) .end 

Hasil: Arus maksimum tetap pada 159.2 Hz, mengonfirmasi bahwa resonansi terpertahankan.

Efefek Redaman Antiresonansi

Dalam rangkaian tangki tanpa kerugian, energi osilasi selamanya, mirip dengan band tanpa gesekan. Rangkaian nyata, namun, mengalami kerugian energi dari resistansi, kerugian inti, atau radiasi, menyebabkan osilasi membusuk. Antiresonansi dapat disengaja diperkenalkan untuk meredam osilasi yang tidak diinginkan, misalnya, dengan menambahkan resistor secara paralel dengan kapasitansi sisa.

Pertimbangkan rangkaian penundaan L/R:

Dampak Resistansi terhadap Resonansi dalam Rangkaian LC Seri-Paralel

Ketika saktek ditutup, induktor terisi dengan konstanta waktu L/R. Dalam praktiknya, kapasitansi sisa antara gulungan coil dan rangkaian di sekitarnya dapat menghasilkan dering. Menambahkan resistansi yang cukup menghasilkan antiresonansi, menghabiskan energi dan mencegah osilasi yang berkepanjangan.

Prinsip yang sama berlaku dalam sistem mekanik—demper getaran di kendaraan menghabiskan energi kinetik untuk menekan getaran resonansi.

Tinjauan

Lembar Kerja Terkait


Teknologi Industri

  1. Menguasai Persamaan Sirkuit AC: Impedansi, Reaktansi & Resonansi
  2. Rangkaian Kontrol Motor Lanjutan: Teknik Latching, Stop, dan Tunda Waktu
  3. Merancang Tampilan 7-Segmen Empat Digit dengan Enkoder Biner Tunggal
  4. Rangkaian Penguat Audio Komplementer NPN/PNP – Kopling Langsung untuk Daya Sedang
  5. Memahami Rangkaian Listrik: Aliran Muatan Kontinu dan Dampak Putusnya Jalur
  6. Menguasai Simulasi Rangkaian Listrik dengan SPICE: Panduan Praktis untuk Desainer dan Mahasiswa
  7. Memahami Rangkaian Seri dan Paralel: Cara Kerja dan Mengapa Penting
  8. Memahami Rangkaian Seri Sederhana: Prinsip Utama dan Contoh Praktis
  9. Membangun Rangkaian Resistor: Dari Klem Terpaku hingga PCB
  10. Memahami Sirkuit Hidrolik: Tipe, Fungsi, dan Aplikasi