1-پدیده تشدید چیست؟
تشدید یا رزنانس، در الکترونیک حالتی در مدارات الکترونیکی است که شاهد ایجاد فرکانس دائمی در مدار باشیم. (میرا نباشد)
البته اساسا در علوم مختلف مثل شیمی، زیست و ... رزنانس (تشدید) تقریبا با معنی مشابه اما پیرامون فاکتورهای مختلف است.
2-در مدارات الکتریکی چگونه به وجود می آید؟
همانطور که
.A. , فرمودند، ما در مدارات الکترونیک از پدیده تشدید بیشترین استفاده را فرستنده ها و گیرنده ها، به عبارت دگیر دستگاه ها ارتباط رادیویی می بریم.
به ساده ترین فرم همین شکلی که ارسال شد است یک خازن C و یک سلف L که در حالت موازی قرار گرفته باشند (البته در حالت سری نیز رزنانس دارند اما صرفا از نظر مکانیکی - از نظر الکتریکی موازی کردنشون با توجه به تفاوت مقاومت فازی این دو تا، تقریبا حکم اتصال کوتاه شدن مدار را دارد.
3-در چه مواردی این پدیده رخ می دهد؟
اگر اشتباه نکنم، زمانی که کاپاسیتانس و اندوکتانس در مدار برابر باشد - به زبان خودمانی خاصیت سلفی مدار با خاصیت خازنی مدار برابر شود (بسته به کل المان های مدار) - البته در مدار ساده بالا خوب صرفا برابر بودن ظرفیت خازنی مدار و سلفی اون به همین 2 المان بر می گرده.
اندوکتانس، همان حالت سلفی است که در پیچه ها ، ترانسفورماتورها و ماشین های القایی پرکاربرد هستند. واحد اندازه گیری آن هانری H است و با سمبل L نشان داده می شوند .
کاپاسیتانس، همان حالت خازنی است که در خطوط انتقال بلند ، مخصوصا خطوط بلند بدون بار کار برد دارند و موجب افزایش ولتاژ ناخواسته می شوند . واحد اندازه گیری آن فاراد F است و با سمبل نشان C داده می شوند. ابته در الکترونیک که مانند دیگر المان های مدار به صورت قطعه هم شاهدش هستیم.
و اما امپدانس این دو :
امپدانس خازن از رابطه ی jXc- بدست می اید که در ان Xc=۱/ωc است به Xc راکتانس خازن می گویند.
در حالت کلی امپدانس خازن از رابطه ی Z=-j/ωc محاسبه می گردد. در برخورد با امپدانسها همان کاری را میکنیم که با مقاومتها می کنیم نکته ای که این جا مطرح می شود رابطه ی ω است . که این رابطه ω=۲πf که دران f فرکانس و ω فرکانس زاویه ای می باشد.
امپدانس سلف نیز از رابطه ی Z=jXl محاسبه می گردد که Xl=ωL و در نتیجه Z=jωl است .
با توجه به رابطه ی ω=۲πf و رابطه ی Z=-j/ωc در خازن و رابطه ی Z=jωL در سلف نتیجه اینظور می شود که:
در فرکانسهای خیلی بالا امپدانس سلف خیلی بالا است(مدار باز میشود) ودر همان فر کانس بالا امپدانس خازن به سمت صفر میل می کند(اتصال کوتاه ) ودر حالت فرکانس خیلی پایین مطالب فوق عکس می گردد.
بنابراین در فرکانس های مختلف، سلف یا خازن شما از خودشان امپدانس متفاوتی ارائه می کنند!
* کتاب الکترونیک دکتر میر عشقی وتحلیل مدار مهندس حسین نامی
که در حقیقت راکتانس یا همان امپدانس حالت فازوری اندوکتانس و کاپاسیتانس است.
کاربرد های این پدیده چگونه است؟
در مدارات فرستنده یک اسیلاتور داریم که با فرکانس مشخص (متاثر از دیگر قسمت های مدار نیز است) نسبت به ایجاد پالس اقدام نموده و در نهایت پس از مدولاسیون سیگنال مورد نظر روی این موج اون را به کمک آنتن در فضا منتشر می کنیم.
حالا برای دست یافتن به این امواج در فضا، برابر قانون کلی تشدید، لازم است که ما در گیرنده نیز دقیقا همین نوسان و با همین فرکانس را ایجاد نمائیم، تا بیشترین دامنه سیگنال را داشته باشیم.
این موضوع الزما در گیرنده ها نیست، اختلالگرها (بلاکرها) نیز برای این که بتوانند روی یک فرکانس خاص مثلا پارزیت بفرستند یا کلا اون را از دسترس خارج کنند، به همین ترتیب عمل می کنند.
در برق (فشار قوی) هم با بحث رزنانس را داریم و استفاده های مختلفی ازش می شود که فکر کنم شما بیشتر همی کاربرد الکترونیکیش مد نظرتون بود. من یادم هست زمان دانشجویی روی یکسو سازی خروجی ترانس های قدرت با همین رزنانس تحقیقات وسیعی داشت صورت می گرفت (البته منظور ولتاژ DC صنعتی است).
مزایا و معایب آن چیست؟
مزایا که فراوان، شاید بشود رزنانس را یک اصل بنیادی در ارتباطات مغناطیسی دانست. به طور مثال تقریبا تمام کانال یابی های سیستم های آنالوگ بر اساس همین رزنانس است. شما اگر رادیوهایی قدیمی را باز کنید، و پیج موج را بررسی کنید به یک خازن صفحه ای میرسید و در حقیقا شما در حالت تغییر ظرفیت این خازن هستید که در کل هر کجا شما از ترکیب سلف ها و این خازن (البته خازن ها ثابت دیگری نیز هستند) بتوانید به فرکانسی برابر یک سایت فرستنده دست پیدا کنید سیگنال اون فرستنده را دریافت خواهید کرد.
کاربردهای دیگری هم در مدار دارد، مثلا شما به کمک همین رزنانس در قسمت های موازی مدار خودت می توانید جریان مضاعفی را اداره کنید، مثلا یک دستگاه در نظر بگیرید 12 ولت 1 آمپر (12 وات) در حال کار است. شما با کمک رزنانس میتونید در برخی قسمت های داخلی دستگاه خود با همین ولتاژ اما جریانی مثلا تا 50 بار بیشتر (مثلا 50 آمپر !) را داشته باشید در حالی که مثلا از دوگره مداری مشخص اون یونیت کلا جریانی در حد 0.5 آمپر در حال عبور است! که این قابلیت هم کاربرد های خاص خودش را دارد.
معایب رزنانس در الکترونیک را خیلی بلد نیستم، یکیش همین بحث است که ناخواسته ممکن است در برخی مواقع پیش بیاد و موجب بالا رفتن جریان و مصرف توان الکتریکی (هدر رفتنش) بشود. اگر رزنانس در حالت سری هم پیش بیاد که مشخص است = اتصال کوتاه اون قسمت مدار. یعنی اگر شما یک سلف + خازن را سری کنید و به باتری بزنید (به شرط مساوی بودن مقاومت های فازی این دو) شاهد این هستید که جریان کلی مدار به سمت بی نهایت میل می کند! چون مقاومت این دوتا از یک جنس نیست که جمع بشود و یک جورایی پیش انداختن فازی و تاخیر فازیشون همدیگر را خنثی می کند. بنابراین اینجا رزنانس عملا موجب آسیب قطعات دیگر شما خواهد شد!
از این کار در برخی مدارات تخریبی استفاده می شود. جیزی که کمتر در دانشگاه های ما آموزش می دهند، من تجربه ساخت چند مدلش را داشتم، شما میای یک خازن یا مثلا سلف در قسمتی از مدار به کار می برید! هر چند دارید المان اضاف می کنید و این المان خودش منبع تغذیه هم نیست، اما بر خلاف انتظار که باید سهم مصرفیش را به توان مدار افزود و مثلا شاهد کاهش جریان باشیم، اگر رزنانس موازی ایجاد کنیم می توانیم جریان مدار را بسیار بالا ببریم تا جایی که ترتیب المان های موازی دیگر اون مسیر را بدهیم
در مدارات قدرت نیز این مشکل به شکل دیگری وجود دارد، وقتی صحبت از کلیو ولت است، همین کابل های انتقال هم دیگر حکم اون خط ها که شما در مدارات الکترونیک به عنوان سیم می کشید را ندارند، بلکه خاصیت خازنی پیدا می کنند، در مقابل بسته به توپولوژی شبکه ترانس ها جدا از بحث مبدل بودند در یک مسیر بسته (ثانویه یک ترانس - انتاقل - اولیه ترانس بعد) یک مدار به حساب می آیند و جد از اون بحث القا الکتریکی که دارند، یک خاصی سلفی در مدار ایجاد می کنند. البته ما تجهیزات قدرت دیگه ای هم داریم که این خصوصیات را ایجاد می کنند. (هم خازنی را و هم سلفی را، مثلا کات آف کردن هر کلیدی خودش در حالت گذار حالت سلفی ایجاد می کند).
در نتیجه اگر اینجا رزنانس پیش بیاد .. اون هم با مثلا 60K ولت ... جریان .!
و تا اونجا که میدونم کل تجهیزات اون مسیر حتی اونها که اصلا برای حفاظت طراحی شده اند فاتحه اشون خوانده است! اساس تو بحث حفاظت شبکه این یکی از مسائل مهم است. برای همین گاهی فواصل پست ها یا مثلا طول مسیر های توزیع را دست کاری می کنند - و برخی فکر می کنند پیمانکار دزدی کرده که طول مسیر را کوتاه یا بلند کرده است (البته اونها که فقط به نظرشون میاد کاشک از این مسیر کابل کشیده میشد!) اما قضه انتقال به سادگی کشیدن یک کابل از اینجا به اونجا نیست و گاهی مسائلی مثل رزنانس را داریم که واقعا نادیده گرفتنش پر هزینه خواهد شد.
