Dalam rangkaian reaktif sederhana dengan sedikit atau tanpa hambatan, efek dari impedansi yang diubah secara radikal akan terwujud pada frekuensi resonansi yang diprediksi oleh persamaan yang diberikan sebelumnya. Dalam rangkaian LC paralel (tangki), ini berarti impedansi tak terbatas pada resonansi. Dalam rangkaian LC seri, itu berarti impedansi nol pada resonansi:
Namun, segera setelah tingkat resistensi yang signifikan dimasukkan ke sebagian besar sirkuit LC, perhitungan sederhana untuk resonansi ini menjadi tidak valid.
Di halaman ini, kita akan melihat beberapa sirkuit LC dengan resistansi tambahan, menggunakan nilai kapasitansi dan induktansi yang sama seperti sebelumnya:masing-masing 10 F dan 100 mH.
Menurut persamaan sederhana kami di atas, frekuensi resonansi harus 159,155 Hz. Namun, perhatikan saat arus mencapai maksimum atau minimum dalam analisis SPICE berikut:
Sirkuit LC paralel dengan resistansi seri dengan L.
Hasil:
Resistensi secara seri dengan L menghasilkan arus minimum pada 136,8 Hz, bukan 159,2 Hz yang dihitung
Arus minimum pada 136,8 Hz, bukan 159,2 Hz!
LC paralel dengan resistansi seri dengan C.
Di sini, resistor tambahan (Rbogus) diperlukan untuk mencegah SPICE menghadapi masalah dalam analisis. SPICE tidak dapat menangani induktor yang terhubung langsung secara paralel dengan sumber tegangan atau induktor lainnya, sehingga penambahan resistor seri diperlukan untuk "memecah" sumber tegangan/lingkaran induktor yang seharusnya terbentuk.
Resistor ini dipilih menjadi sangat nilai rendah untuk dampak minimum pada perilaku sirkuit.
Arus minimum kira-kira 180 Hz, bukan 159,2 Hz!
Hasil:
Resistensi secara seri dengan C menggeser arus minimum dari 159,2 Hz yang dihitung menjadi sekitar 180 Hz.
Mengalihkan perhatian kita ke rangkaian LC seri, kita bereksperimen dengan menempatkan resistansi yang signifikan secara paralel dengan L atau C. Dalam contoh rangkaian seri berikut, resistor 1 (R1) ditempatkan secara seri dengan induktor dan kapasitor untuk membatasi arus total pada resonansi.
Resistansi "ekstra" yang dimasukkan untuk mempengaruhi efek frekuensi resonansi adalah resistor 100 , R2. Hasilnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Rangkaian resonansi LC seri dengan resistansi paralel dengan L.
Arus maksimum sekitar 178,9 Hz, bukan 159,2 Hz!
Hasil:
Rangkaian resonansi seri dengan resistansi paralel dengan L menggeser arus maksimum dari 159,2 Hz menjadi sekitar 180 Hz.
Dan akhirnya, rangkaian LC seri dengan hambatan yang signifikan secara paralel dengan kapasitor Resonansi yang digeser ditunjukkan di bawah ini.
Rangkaian resonansi LC seri dengan resistansi paralel dengan C.
Arus maksimum pada 136,8 Hz, bukan 159,2 Hz!
Hasil:
Resistansi paralel dengan C dalam rangkaian resonansi seri menggeser arus maksimum dari 159,2 Hz yang dihitung menjadi sekitar 136,8 Hz.
Kecenderungan resistensi tambahan untuk membelokkan titik di mana impedansi mencapai maksimum atau minimum dalam rangkaian LC disebut antiresonansi . Pengamat yang cerdik akan melihat pola antara empat contoh SPICE yang diberikan di atas, dalam hal bagaimana hambatan mempengaruhi puncak resonansi suatu rangkaian:
Sirkuit LC paralel (“tangki”):
Sirkuit LC seri:
Sekali lagi, ini menggambarkan sifat komplementer dari kapasitor dan induktor:bagaimana resistansi secara seri dengan yang satu menciptakan efek antiresonansi yang setara dengan resistansi secara paralel dengan yang lain. Jika Anda melihat lebih dekat ke empat contoh SPICE yang diberikan, Anda akan melihat bahwa frekuensi digeser oleh jumlah yang sama , dan bahwa bentuk grafik komplementer adalah bayangan cermin satu sama lain!
Antiresonansi adalah efek yang harus diperhatikan oleh perancang sirkuit resonansi. Persamaan untuk menentukan "pergeseran" antiresonansi rumit, dan tidak akan dibahas dalam pelajaran singkat ini. Siswa awal elektronika harus cukup memahami bahwa efek itu ada, dan apa kecenderungan umumnya.
Perlawanan tambahan di sirkuit LC bukanlah masalah akademis. Meskipun dimungkinkan untuk memproduksi kapasitor dengan resistansi yang tidak diinginkan yang dapat diabaikan, induktor biasanya diganggu dengan sejumlah besar resistansi karena panjang kabel yang digunakan dalam konstruksinya.
Terlebih lagi, resistansi kawat cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya frekuensi, karena fenomena aneh yang dikenal sebagai efek kulit di mana arus AC cenderung dikecualikan dari perjalanan melalui pusat kabel, sehingga mengurangi luas penampang efektif kabel.
Jadi, induktor tidak hanya memiliki resistansi, tetapi juga berubah, bergantung pada frekuensi perlawanan pada saat itu.
Seolah-olah resistansi kawat induktor tidak cukup untuk menyebabkan masalah, kita juga harus menghadapi "kerugian inti" dari induktor inti besi, yang memanifestasikan dirinya sebagai resistansi tambahan di sirkuit.
Karena besi adalah penghantar listrik serta penghantar fluks magnet, perubahan fluks yang dihasilkan oleh arus bolak-balik melalui kumparan akan cenderung menginduksi arus listrik di dalam inti itu sendiri (arus eddy ).
Efek ini dapat dianggap seolah-olah inti besi transformator adalah semacam kumparan transformator sekunder yang memberi daya pada beban resistif:konduktivitas logam besi yang kurang sempurna. Efek ini dapat diminimalkan dengan inti yang dilaminasi, desain inti yang baik dengan bahan bermutu tinggi, tetapi tidak pernah sepenuhnya dihilangkan.
Satu pengecualian penting untuk aturan resistansi rangkaian yang menyebabkan pergeseran frekuensi resonansi adalah kasus rangkaian resistor-induktor-kapasitor (“RLC”) seri. Selama semua komponen dihubungkan secara seri satu sama lain, frekuensi resonansi rangkaian tidak akan terpengaruh oleh resistansi. Plot yang dihasilkan ditunjukkan di bawah ini.
Seri LC dengan resistansi seri.
Arus maksimum pada 159,2 Hz sekali lagi!
Hasil:
Resistensi dalam rangkaian resonansi seri meninggalkan arus maksimum pada 159,2 Hz yang dihitung, memperluas kurva.
Perhatikan bahwa puncak grafik saat ini tidak berubah dari rangkaian LC seri sebelumnya (yang memiliki resistansi token 1 di dalamnya), meskipun resistansi sekarang 100 kali lebih besar. Satu-satunya hal yang berubah adalah "ketajaman" kurva.
Jelas, rangkaian ini tidak beresonansi sekuat rangkaian dengan resistansi seri yang lebih kecil (disebut "kurang selektif"), tetapi setidaknya ia memiliki frekuensi alami yang sama!
Perlu dicatat bahwa antiresonansi memiliki efek meredam osilasi sirkuit LC yang berjalan bebas seperti sirkuit tangki. Di awal bab ini kita melihat bagaimana kapasitor dan induktor yang terhubung langsung akan bertindak seperti bandul, menukar puncak tegangan dan arus seperti bandul yang menukar energi kinetik dan potensial.
Dalam rangkaian tangki yang sempurna (tanpa hambatan), osilasi ini akan berlanjut selamanya, sama seperti bandul tanpa gesekan akan terus berayun pada frekuensi resonansinya selamanya. Tetapi mesin tanpa gesekan sulit ditemukan di dunia nyata, begitu juga dengan sirkuit tangki tanpa kehilangan.
Energi yang hilang melalui resistansi (atau kerugian inti induktor atau gelombang elektromagnetik yang terpancar atau ...) dalam rangkaian tangki akan menyebabkan osilasi berkurang dalam amplitudo sampai tidak ada lagi. Jika ada kehilangan energi yang cukup di sirkuit tangki, itu akan gagal beresonansi sama sekali.
Efek peredam antiresonansi lebih dari sekadar rasa ingin tahu:ini dapat digunakan dengan cukup efektif untuk menghilangkan yang tidak diinginkan osilasi di sirkuit yang mengandung induktansi dan / atau kapasitansi nyasar, seperti yang dilakukan hampir semua sirkuit. Perhatikan rangkaian waktu tunda L/R berikut:(Gambar di bawah)
Sirkuit tunda waktu L/R
Ide rangkaian ini sederhana:untuk "mengisi" induktor saat sakelar ditutup. Laju pengisian induktor akan diatur oleh rasio L/R, yang merupakan konstanta waktu rangkaian dalam detik.
Namun, jika Anda membuat sirkuit seperti itu, Anda mungkin menemukan osilasi (AC) tegangan tak terduga di induktor saat sakelar ditutup. (Gambar di bawah) Mengapa demikian? Tidak ada kapasitor di sirkuit, jadi bagaimana kita bisa memiliki osilasi resonansi hanya dengan induktor, resistor, dan baterai?
Induktor berdering karena resonansi dengan kapasitansi nyasar.
Semua induktor mengandung sejumlah kapasitansi nyasar karena celah isolasi belokan ke belokan dan belok ke inti. Juga, penempatan konduktor sirkuit dapat membuat kapasitansi menyimpang. Meskipun tata letak sirkuit yang bersih penting dalam menghilangkan sebagian besar kapasitansi yang menyimpang ini, akan selalu ada beberapa yang tidak dapat Anda hilangkan.
Jika ini menyebabkan masalah resonansi (osilasi AC yang tidak diinginkan), resistensi tambahan mungkin merupakan cara untuk memeranginya. Jika resistor R cukup besar, itu akan menyebabkan kondisi antiresonansi, membuang energi yang cukup untuk mencegah induktansi dan kapasitansi menyimpang dari mempertahankan osilasi untuk waktu yang lama.
Yang cukup menarik, prinsip menggunakan resistensi untuk menghilangkan resonansi yang tidak diinginkan adalah salah satu yang sering digunakan dalam desain sistem mekanis, di mana setiap objek bergerak dengan massa merupakan resonator potensial.
Aplikasi yang sangat umum dari ini adalah penggunaan peredam kejut di mobil. Tanpa peredam kejut, mobil akan memantul liar pada frekuensi resonansinya setelah menabrak gundukan apa pun di jalan. Tugas peredam kejut adalah memberikan efek antiresonansi yang kuat dengan membuang energi secara hidraulik (dengan cara yang sama seperti resistor membuang energi secara elektrik).
TINJAUAN:
LEMBAR KERJA TERKAIT:
Teknologi Industri
Tentang Sirkuit Dengan Energi Gratis，Bisakah kita mendapatkan energi secara gratis? Bagaimana kita bisa mendapatkan listrik, dan apakah ada cara untuk menyimpan listrik yang kita kumpulkan? Di bawah ini, kita akan melihat perangkat yang dapat merasakan dan menangkap pita energi di sekitar kita. Si
Sirkuit terpadu LM338 adalah bagian dari IC seri LM yang dibuat oleh semikonduktor Nasional. Rangkaian aplikasi LM338 mirip dengan LM350 atau LM317 dalam hal penggunaan yang mudah dan komponen yang sedikit. Namun, LM317 memiliki arus yang lebih rendah dari LM338. Pada postingan hari ini, kita akan m
Sensor Cahaya Apakah Anda ingin membangun proyek yang mendeteksi ada dan tidak adanya cahaya? Kemudian, akan membantu jika Anda memiliki sirkuit pendeteksi cahaya. Menariknya, ini adalah proyek mudah yang ramah pemula. Plus, perangkat dapat dengan mudah mendeteksi intensitas cahaya di suatu lingku
Monitor tegangan diperlukan untuk memeriksa tingkat tegangan di sirkuit yang berbeda. Mereka bekerja dengan membandingkan sinyal tegangan analog dengan yang lain atau dengan tegangan referensi untuk menentukan tegangan mana yang lebih signifikan. Sirkuit pemantauan tegangan bermanfaat dalam berbagai
