עקרון חיזוק התהודה של הסדרה

תהודה של סדרההיא תופעה מיוחדת המתרחשת במעגל סדרתי המורכב מרכיבי R, L ו-C בתנאים מסוימים. העכבה המורכבת של המעגל מסדרת R, L ו-C המוצגת באיור 1, הנרגשת על ידי מתח סינוס Us, היא:

איור 1 איור 2

בעת שינוי מאפס לאינסוף, X משתנה מ-- ∞ ל+∞; כאשר ω<ω o,="" x＜0,="" the="" circuit="" is="" capacitive;="" when="" ω="">ω o, X＞0, המעגל הוא אינדוקטיבי; כאשר ω=ω o, עכבת המעגל Z (ω o)=R היא התנגדות טהורה; המתח והזרם נמצאים בשלב, ומצב העבודה של המעגל בשלב זה נקרא תהודה. מאחר ותהודה זו מתרחשת במעגל סדרתי של R, L ו-C, היא נקראת גם תהודה סדרתית. משוואה 1 היא התנאי למעגל הסדרתי להדהד. ממשוואה זו ניתן לקבל את התדר הזוויתי התהודה ω o באופן הבא:

על פי משוואה (2), תדר התהודה של מעגל סדרתי נקבע על ידי הפרמטרים שלו L ו-C, ואינו תלוי בתנאים חיצוניים. זה ידוע גם בתור התדר הטבעי של המעגל; כאשר תדר ההספק קבוע, ניתן להתאים את פרמטרי המעגל L או C כדי להפוך את התדר הטבעי של המעגל לתואם את תדר ההספק ולהדהד, כגון שיטת האינדוקציה של הגברת תהודה של תדר ההספק; כאשר פרמטרי המעגל קבועים, תהודה יכולה להתרחש על ידי שינוי תדר ההספק כך שיתאים לתדר הטבעי של המעגל, הידועה גם כשיטת אפנון תדר.

כאשר מעגל סדרתי מהדהד, התגובה שלו X (ω o)=0, כך שהעכבה המורכבת של המעגל מופיעה כהתנגדות טהורה, והעכבה היא בערך המינימלי שלה; במהלך תהודה, למרות שהתגובה קיימת, גם התגובה האינדוקטיבית וגם התגובה הקיבולית אינן -אפס. התגובה האינדוקטיבית או הקיבולית במהלך תהודה היא העכבה האופיינית של מעגל התהודה הסדרתי, המסומנת כ-ρ, כלומר

היחס בין עכבה אופיינית להתנגדות נפוץ בהנדסה כדי לאפיין את הביצועים של מעגלי תהודה, ויחס זה נקרא גורם האיכות של המעגל הסדרתי, המיוצג על ידי Q, שהוא כמות שנקבעת על ידי פרמטרי המעגל R, L ו-C.

כאשר נמצאים בתהודה סדרתית, המתחים של כל רכיב במעגל הם

ממשוואה (3), ניתן לראות שלמרות שהמתח התגובתי הכולל הוא 0 במהלך תהודה, מתח המשרן ומתח הקבל אינם אפסים, ערכם האפקטיבי שווים, ושניהם הם Q כפול המתח המופעל. עם זאת, מתח המשרן מוביל את המתח המופעל ב-900, מתח הקבלים מפגר אחרי המתח המופעל ב-900, ומתח ההתנגדות והמתח המופעל שווים ובפאזה. המתח המופעל כולו מופעל על הנגד R, והמתח על הנגד מגיע לערכו המרבי. יחס הפאסור של זרם המתח של כל רכיב מוצג באיור 3.

כאשר ערך ה-Q של המעגל גבוה (ערך ה-Q של המכשיר תהודה בסדרההגברת בדרך כלל גדולה מ-10, עד 10-30), ערכי מתח המשרן ומתח הקבל יהיו גדולים בהרבה מערך המתח המופעל. ניתן להשתמש במתח בדיקה קטן יחסית ליצירת מתח בדיקה גבוה על הציוד הנבדק, ובכך להפחית את הקיבולת של ספק הכוח של עירור תהודה ל-1/Q בלבד מיכולת הבדיקה.

איור 3 דיאגרמת פאזור של מעגל תהודה סדרתי

על פי ניתוח המשוואה (2), ישנן שתי שיטות להגברת תהודה: שיטת הגברת תהודה של תדר הספק ושיטת הגברת תהודה של המרת תדר. שיטת הגברת תדר הכוח משמשת בעיקר לבדיקת גנרטורים, שנאים ושנאי מתח קיבוליים. שיטת הגברת התהודה של המרת התדר משמשת בעיקר לבדיקת כבלים צולבים-, שיכולים לעמוד בדרישות של כבלים עם אורכים וקיבולים משתנים בטווח גדול.

מערכת תהודה להגברת תדר ההספק היא מערכת הגורמת לתהודה בין המשרן לקבל של אובייקט הבדיקה בתנאי תדר הספק (50Hz בבדיקת שדה), ויוצרת מתח בתדר הספק גבוה. מערכת הגברת התהודה של תדר ההספק משתמשת בדרך כלל בשיטה של ​​התאמת תגובת השראות כדי לגרום לתהודה בין הכור לבין הקבל של אובייקט הבדיקה תחת פעולת מקור העירור, אשר מכונה בדרך כלל אפנון אינדוקטיבי. כמו כן, ניתן לשנות את הקיבול של מערכת הבדיקה על ידי חיבור מקביל של קבלים בשני הקצוות של דגימת הבדיקה, כך שהוא יהדהד עם הכור בפעולת מקור העירור, המכונה בדרך כלל התאמת קיבול. ניתן גם לשנות בו-זמנית את השראות של הכור ואת הקיבול של המערכת שנבדקה כדי להשיג תהודה, אשר מכונה בדרך כלל אפנון השראות וקיבול. סוג האינדוקציה מאמץ בדרך כלל את השיטה של ​​התאמת פער האוויר של כור ליבת הברזל, שיכול להתאים באופן רציף וחלק את ערך השראות וקל יחסית לתפעול. עם זאת, לא ניתן לכוונן את הקיבול באופן רציף, כך ששיטת האינדוקציה או שיטת התאמת הקיבול משמשת בדרך כלל להפעלה- באתר.