Territorium for elektrisk informasjon WEBSOR. Resonans i en elektrisk krets Hva er verdien av resonansfrekvensen

Resonans er en av de vanligste i naturen resonans kan observeres i mekaniske, elektriske og til og med termiske systemer. Uten resonans ville vi ikke hatt radio, fjernsyn, musikk og til og med lekeplasshusker, for ikke å nevne de mest effektive diagnostiske systemene som brukes i moderne medisin. En av de mest interessante og nyttige typene resonans i en elektrisk krets er spenningsresonans.

Elementer i resonanskretsen

Resonansfenomenet kan oppstå i en såkalt RLC-krets som inneholder følgende komponenter:

• R - motstander. Disse enhetene, relatert til de såkalte aktive elementene i den elektriske kretsen, konverterer elektrisk energi til termisk energi. Med andre ord fjerner de energi fra kretsen og konverterer den til varme.
• L - induktans. Induktans i elektriske kretser er analog med masse eller treghet i mekaniske systemer. Denne komponenten er ikke veldig merkbar i den elektriske kretsen før du prøver å gjøre endringer i den. I mekanikk, for eksempel, er en slik endring en endring i hastighet. I en elektrisk krets, en endring i strøm. Hvis det skjer av en eller annen grunn, motvirker induktansen denne endringen i kretsmodus.
• C er betegnelsen på kondensatorer, som er enheter som lagrer elektrisk energi på samme måte som fjærer lagrer induktans Induktans konsentrerer og lagrer magnetisk energi, mens en kondensator konsentrerer ladning og derved lagrer elektrisk energi.

Konseptet med en resonanskrets

Nøkkelelementene i en resonanskrets er induktans (L) og kapasitans (C). Motstanden har en tendens til å dempe svingninger, så den fjerner energi fra kretsen. Når vi vurderer prosessene som skjer i en oscillerende krets, ignorerer vi den midlertidig, men det må huskes at, i likhet med friksjonskraften i mekaniske systemer, kan elektrisk motstand i kretser ikke elimineres.

Spenningsresonans og strømresonans

Avhengig av måten nøkkelelementene er koblet til, kan resonanskretsen være serie og parallell. Når en serie oscillerende krets er koblet til en spenningskilde med en signalfrekvens som faller sammen med egenfrekvensen, oppstår det under visse forhold spenningsresonans i den. Resonans i en elektrisk krets med reaktive elementer koblet parallelt kalles strømresonans.

Naturlig frekvens til resonanskretsen

Vi kan få systemet til å svinge med sin naturlige frekvens. For å gjøre dette må du først lade kondensatoren, som vist i den øvre figuren til venstre. Når dette er gjort, flyttes nøkkelen til posisjonen vist i samme figur til høyre.

Ved tiden "0" er all elektrisk energi lagret i kondensatoren og strømmen i sløyfen er null (figur under). Merk at toppplaten på kondensatoren er positivt ladet mens bunnplaten er negativt ladet. Vi kan ikke se svingningene til elektronene i kretsen, men vi kan måle strømmen med et amperemeter, og ved hjelp av et oscilloskop spore strømmens natur kontra tid. Merk at T på grafen vår er tiden det tar å fullføre én svingning, som i elektroteknikk kalles "svingningsperioden".

Strømmen går med klokken (figur under). Energi overføres fra en kondensator til Ved første øyekast kan det virke rart at en induktans inneholder energi, men dette ligner på den kinetiske energien som finnes i en bevegelig masse.

Strømmen av energi returneres tilbake til kondensatoren, men merk at polariteten til kondensatoren nå er reversert. Med andre ord har bunnplaten nå positiv ladning og toppplaten negativ ladning (under).

Nå har systemet snudd helt, og energi begynner å strømme fra kondensatoren tilbake til induktoren (figur under). Som et resultat går energien helt tilbake til utgangspunktet og er klar til å starte syklusen igjen.

Oscillasjonsfrekvensen kan tilnærmes som følger:

• F = 1/2π(LC) 0,5,

hvor: F - frekvens, L - induktans, C - kapasitans.

Prosessen vurdert i dette eksemplet gjenspeiler den fysiske essensen av stressresonans.

Stressresonansstudie

I ekte LC-kretser er det alltid en liten mengde motstand som reduserer strømamplitudeforsterkningen med hver syklus. Etter flere sykluser synker strømmen til null. Denne effekten kalles "sinusformet signaldemping". Hastigheten som strømmen avtar til null avhenger av mengden motstand i kretsen. Resistansen endrer imidlertid ikke oscillasjonsfrekvensen til resonanskretsen. Hvis motstanden er høy nok, vil ikke sinusformede oscillasjoner i kretsen oppstå i det hele tatt.

Åpenbart, der det er en naturlig frekvens av oscillasjoner, er det mulighet for eksitasjon av resonansprosessen. Dette gjør vi ved å inkludere en strømforsyning (AC) i serie, som vist på figuren til venstre. Begrepet "variabel" betyr at utgangsspenningen til kilden svinger med en viss frekvens. Hvis frekvensen til strømforsyningen samsvarer med kretsens naturlige frekvens, oppstår spenningsresonans.

Betingelser for forekomst

Nå vil vi vurdere betingelsene for forekomsten av stressresonans. Som vist på det siste bildet har vi returnert motstanden til sløyfen. I fravær av en motstand i kretsen, vil strømmen i resonanskretsen øke til en viss maksimal verdi bestemt av parametrene til kretselementene og kraften til strømkilden. Å øke motstanden til motstanden i resonanskretsen øker tendensen til at strømmen i kretsen avtar, men påvirker ikke frekvensen til resonanssvingningene. Som regel oppstår ikke spenningsresonansmodusen hvis motstanden til resonanskretsen tilfredsstiller betingelsen R = 2(L/C) 0,5.

Bruke spenningsresonans for å overføre et radiosignal

Fenomenet stressresonans er ikke bare et merkelig fysisk fenomen. Den spiller en eksepsjonell rolle i teknologien for trådløs kommunikasjon - radio, TV, mobiltelefoni. Sendere som brukes til å overføre informasjon trådløst, inneholder nødvendigvis kretser designet for å gi resonans ved en bestemt frekvens for hver enhet, kalt bærefrekvensen. Ved hjelp av en sendeantenne koblet til senderen, stråler den på bærefrekvensen.

Antennen i den andre enden av transceiverbanen mottar dette signalet og mater det til mottakerkretsen, designet for å gi resonans ved bærefrekvensen. Det er åpenbart at antennen mottar mange signaler på forskjellige frekvenser, for ikke å snakke om bakgrunnsstøy. På grunn av tilstedeværelsen av en resonanskrets ved inngangen til mottakerenheten innstilt på bærefrekvensen, velger mottakeren den eneste riktige frekvensen, og eliminerer alle unødvendige.

Etter å ha oppdaget et amplitudemodulert (AM) radiosignal, blir lavfrekvenssignalet (LF) som trekkes ut fra det, forsterket og matet til en lydgjengivelsesenhet. Dette er den enkleste formen for radiooverføring og er svært følsom for støy og forstyrrelser.

For å forbedre kvaliteten på mottatt informasjon er det utviklet andre, mer avanserte metoder for overføring av radiosignaler, og som er vellykket brukt, som også er basert på bruk av innstilte resonanssystemer.

Eller FM-radio løser mange av problemene med AM-radiooverføring, men dette kommer på bekostning av å komplisere overføringssystemet betydelig. Til FM-radio systemet lyder i den elektroniske banen omdannes til små endringer i bærefrekvensen. Utstyret som gjør denne konverteringen kalles en "modulator" og brukes med en sender.

Følgelig må en demodulator legges til mottakeren for å konvertere signalet tilbake til en form som kan reproduseres gjennom høyttaleren.

Andre bruksområder for spenningsresonans

Spenningsresonans som et grunnleggende prinsipp er også innebygd i kretsløpet til en rekke filtre som er mye brukt i elektroteknikk for å eliminere skadelige og unødvendige signaler, jevne ut krusninger og generere sinusformede signaler.

Resonans kalles modusen når strømmen i en krets som inneholder induktans og kapasitans er i fase med spenningen. Inngangsreaktans og konduktans er null:
x = ImZ = 0 og B=ImY= 0. Kretsen er rent aktiv:
Z=R ; ingen faseforskyvning ( j = 0).

Spenningene på induktansen og kapasitansen i denne modusen er like store og kompenserer hverandre, når de er i motfase. All spenning påført kretsen faller på dens aktive motstand (fig. 2.42, men).

Ris. 2,42. Vektordiagrammer ved resonans av spenninger (a) og strømmer (b)

Spenningene over induktansen og kapasitansen kan betydelig overstige spenningene ved inngangen til kretsen. Deres forhold, kalt kvalitetsfaktoren til kretsen Q , bestemmes av verdiene for induktive (eller kapasitive) og aktive motstander

Kvalitetsfaktoren viser hvor mange ganger spenningen over induktansen og kapasitansen ved resonans overskrider spenningen som påføres kretsen. I radiokretser kan den nå flere hundre enheter.

Det følger av betingelse (2.33) at resonans kan oppnås ved å endre hvilken som helst av parameterne - frekvens, induktans, kapasitans. I dette tilfellet endres den reaktive og impedansen til kretsen, og som et resultat, strømmen, spenningen på elementene og faseforskyvningen. Uten å gi en analyse av formlene viser vi de grafiske avhengighetene til noen av disse størrelsene på kapasiteten (fig. 2.43). Kapasitans ved hvilken resonans oppstår kan bestemmes fra formel (2.33):

Hvis for eksempel induktansen til kretsen L = 0,2 H, så ved en frekvens på 50 Hz vil resonans oppstå ved en kapasitans

Ris. 2,43. Avhengighet av modusparametere på kapasitet

Tilsvarende resonnement kan utføres for en krets som består av parallellkoblede R ,L Og C (Fig. 2.31, men). Vektordiagrammet for dens resonansmodus er vist i fig. 2,42, b.

Tenk nå på en mer kompleks krets med to parallelle grener som inneholder aktive og reaktive motstander
(Fig. 2.44, men).

Ris. 2,44. forgrenet kjede ( men) og dens ekvivalente krets ( b)

For det er resonanstilstanden lik null av dens reaktive ledningsevne: ImY= 0 . Denne likheten gjør at vi trenger den imaginære delen av det komplekse uttrykket Y lik null.

Vi bestemmer den komplekse ledningsevnen til kretsen. Det er lik summen av de komplekse ledningsevnene til grenene:

Ved å ligne null uttrykket i parentes får vi:

Eller . (2,34)

De venstre og høyre delene av det siste uttrykket er ikke annet enn de reaktive ledningsevnene til den første og andre grenen B1 Og B2 . Ved å erstatte diagrammet i fig. 2,44 men tilsvarende (fig. 2.44, b), hvis parametere beregnes ved formel (2.31), og ved å bruke resonansbetingelsen ( B = B 1 - B 2 = 0), kommer vi igjen til uttrykk (2.34).

Opplegget i fig. 2,44 b tilsvarer vektordiagrammet vist i fig. 2,45.

Resonans i en forgrenet krets kalles strømresonans. De reaktive komponentene til strømmene til de parallelle grenene er motsatte i fase, like i størrelse og kompenserer hverandre, og summen av de aktive komponentene til strømmene til grenene gir den totale strømmen.

Ris. 2,45. Forgrenet krets resonansmodus vektordiagram

Eksempel 2.23. Telling R2 Og x 3 kjent, bestemme verdien x 1 , ved hvilken spenningsresonans vil oppstå i kretsen (fig. 2.46, men). For resonansmodus, konstruer et vektordiagram.

I en oscillerende krets med induktans L, kapasitans C og motstand R har frie elektriske oscillasjoner en tendens til å avta. For at oscillasjonene ikke skal dø ut, er det nødvendig å periodisk etterfylle kretsen med energi, da vil det oppstå tvangssvingninger som ikke vil dempe ut, fordi den eksterne EMF-variabelen nå vil støtte svingninger i kretsen.

Hvis oscillasjonene støttes av en kilde til ekstern harmonisk EMF, hvis frekvens f er veldig nær resonansfrekvensen til oscillasjonskretsen F, vil amplituden til de elektriske oscillasjonene U i kretsen øke kraftig, det vil si, elektrisk resonansfenomen.

Tenk først på oppførselen til kondensatoren C i kretsen vekselstrøm. Hvis en kondensator C er koblet til en generator, hvis spenning U ved terminalene endres i henhold til en harmonisk lov, vil også ladningen q på kondensatorplatene endres i henhold til en harmonisk lov, som strømmen I i kretsen. Jo større kapasitansen til kondensatoren er, og jo høyere frekvensen f av den harmoniske EMF som påføres den, jo større blir strømmen I.

Relatert til dette faktum er konseptet med den såkalte kapasitive reaktansen til kondensatoren XC, som den introduserer i vekselstrømkretsen, og begrenser strømmen som en aktiv motstand R, men i sammenligning med en aktiv motstand, forsvinner ikke kondensatoren energi i form av varme.

Hvis den aktive motstanden sprer energi, og dermed begrenser strømmen, begrenser kondensatoren strømmen rett og slett fordi den ikke rekker å passe mer ladning enn generatoren kan gi i en fjerdedel av perioden, dessuten i neste kvartal av periode, avgir kondensatoren energi, som har samlet seg i det elektriske feltet til dets dielektrikum, tilbake til generatoren, det vil si selv om strømmen er begrenset, blir energien ikke spredd (vi vil neglisjere tapene i ledningene og i dielektrisk).

Vurder nå oppførselen til induktansen L i en vekselstrømkrets. Hvis, i stedet for en kondensator, en spole med induktans L er koblet til generatoren, vil den begynne å vises når en sinusformet (harmonisk) EMF tilføres fra generatoren til spoleterminalene. EMF selvinduksjon, siden når strømmen endres gjennom induktansen, har det økende magnetfeltet til spolen en tendens til å forhindre vekst av strøm (Lenz sin lov), det vil si at det viser seg at spolen introduserer en induktiv motstand XL i vekselstrømkretsen - i tillegg til motstanden til ledningen R.

Jo større induktansen til denne spolen, og jo høyere frekvensen F av generatorstrømmen er, desto høyere er den induktive reaktansen XL og jo lavere er strømmen I, fordi strømmen rett og slett ikke har tid til å bli etablert, fordi selvinduksjons-EMF av spolen forstyrrer den. Og hvert kvartal av perioden går energien som er akkumulert i magnetfeltet til spolen tilbake til generatoren (vi vil forsømme tapene i ledningene for tiden).

I enhver ekte oscillerende krets er induktans L, kapasitans C og aktiv motstand R koblet i serie.

Induktans og kapasitans virker på strømmen motsatt i hver fjerdedel av perioden til kildens harmoniske EMF: på kondensatorplatene, selv om strømmen avtar, og når strømmen øker gjennom induktansen, strømmen, selv om den opplever induktiv motstand, øker og opprettholdes.

Og under utladningen: utladningsstrømmen til kondensatoren er først stor, spenningen på platene har en tendens til å etablere en stor strøm, og induktansen hindrer strømmen i å øke, og jo større induktansen er, jo mindre vil utladningsstrømmen ta. plass. I dette tilfellet introduserer den aktive motstanden R rent aktive tap. Det vil si at impedansen Z, koblet i serie L, C og R, ved en kildefrekvens f, vil være lik:

Fra Ohms lov for vekselstrøm er det åpenbart at amplituden til tvungne oscillasjoner er proporsjonal med amplituden til EMF og avhenger av frekvensen. Impedansen til kretsen vil være den minste, og amplituden til strømmen vil være størst, forutsatt at de induktive og kapasitive motstandene ved en gitt frekvens er lik hverandre, i så fall vil resonans oppstå. Herfra er det utledet formel for resonansfrekvensen til en oscillerende krets:

Når EMF-kilden, kapasitansen, induktansen og motstanden er koblet i serie, så kalles resonansen i en slik krets serieresonans eller spenningsresonans. Et karakteristisk trekk ved spenningsresonans er betydelige spenninger på kapasitansen og på induktansen, sammenlignet med kildens EMF.

Årsaken til utseendet til et slikt bilde er åpenbar. I følge Ohms lov vil det være en spenning Ur på den aktive motstanden, på kapasitansen Uc, på induktansen Ul, og ved å lage forholdet Uc til Ur kan man finne verdien av kvalitetsfaktoren Q. Spenningen over kapasitansen vil være Q ganger større enn EMF til kilden, den samme spenningen vil påføres induktansen.

Det vil si at spenningsresonansen fører til en økning i spenningen på de reaktive elementene med en faktor Q, og resonansstrømmen vil være begrenset av kildens EMF, dens indre motstand og den aktive motstanden til kretsen R. Dermed , er motstanden til seriekretsen ved resonansfrekvensen minimal.

Fenomenet spenningsresonans brukes for eksempel hvis det er nødvendig å eliminere strømkomponenten av en viss frekvens fra det overførte signalet, så plasseres en kjede av kondensatorer og induktorer koblet i serie parallelt med mottakeren slik at resonansfrekvensstrømmen til denne LC-kretsen ville lukke seg gjennom den og ville ikke komme til mottakeren.

Da vil strømmene til frekvensen langt fra resonansfrekvensen til LC-kretsen passere inn i lasten uten hindring, og bare strømmene nær resonans i frekvens vil finne den korteste veien gjennom LC-kretsen.

Eller vice versa. Hvis det er nødvendig å bare sende en strøm av en viss frekvens, er LC-kretsen koblet i serie til mottakeren, da vil signalkomponentene ved kretsens resonansfrekvens passere til belastningen nesten uten tap, og frekvenser langt fra resonansen vil bli sterkt svekket og vi kan si at de ikke kommer til belastningen i det hele tatt. Dette prinsippet gjelder for radiomottakere, der en avstembar oscillerende krets er innstilt for å motta en strengt definert frekvens for ønsket radiostasjon.

Generelt er spenningsresonans i elektroteknikk et uønsket fenomen, siden det forårsaker overspenninger og utstyrssvikt.

Som et enkelt eksempel du kan ta med en lang kabelledning, som av en eller annen grunn ikke var koblet til lasten, men som drives av en mellomtransformator. En slik linje med distribuert kapasitans og induktans, hvis dens resonansfrekvens faller sammen med frekvensen til forsyningsnettverket, vil ganske enkelt bli brutt gjennom og mislykkes. For å forhindre ødeleggelse av kabler fra utilsiktet spenningsresonans, brukes en hjelpelast.

Men noen ganger spiller spenningsresonans i hendene våre, og ikke bare i radioer. For eksempel hender det at i landlige områder faller spenningen i nettverket uforutsigbart, og maskinen trenger en spenning på minst 220 volt. I dette tilfellet sparer fenomenet spenningsresonans.

Det er nok å slå på flere kondensatorer per fase i serie med maskinen (hvis drivverket i den er en asynkronmotor), og dermed vil spenningen på statorviklingene stige.

Her er det viktig å velge riktig antall kondensatorer slik at de nøyaktig kompenserer for spenningsfallet i nettverket med sin kapasitive reaktans, sammen med den induktive reaktansen til viklingene, det vil si ved å bringe kretsen litt nærmere resonans, kan øke den tapte spenningen selv under belastning.

Når EMF-kilden, kapasitansen, induktansen og motstanden er koblet parallelt, så kalles resonansen i en slik krets parallellresonans eller strømresonans. Et karakteristisk trekk ved strømresonansen er betydelige strømmer gjennom kapasitansen og induktansen, sammenlignet med kildestrømmen.

Årsaken til utseendet til et slikt bilde er åpenbar. I følge Ohms lov vil strømmen gjennom den aktive motstanden være lik U / R, gjennom kapasitansen U / XC, gjennom induktansen U / XL, og ved å gjøre forholdet mellom IL og I, kan du finne verdien av kvalitetsfaktor Q. Strømmen gjennom induktansen vil være Q ganger kildestrømmen, den samme strømmen vil flyte hver halve syklus inn og ut av kondensatoren.

Det vil si at resonansen til strømmene fører til en økning i strømmen gjennom de reaktive elementene med en faktor på Q, og den resonante EMF vil være begrenset av kildens EMF, dens indre motstand og den aktive motstanden til kretsen R Ved resonansfrekvensen er således motstanden til den parallelle oscillerende kretsen maksimal.

I likhet med spenningsresonans brukes strømresonans i forskjellige filtre. Men inkludert i kretsen, fungerer parallellkretsen på motsatt måte enn i tilfellet med en seriekrets: installert parallelt med lasten, vil den parallelle oscillerende kretsen tillate strømmen til resonansfrekvensen til kretsen å passere inn i lasten , siden motstanden til selve kretsen ved sin egen resonansfrekvens er maksimal.

Installert i serie med en last, vil en parallell resonanskrets ikke passere resonansfrekvenssignalet, siden all spenningen vil falle over kretsen, og en liten brøkdel av resonansfrekvenssignalet vil bli overført til lasten.

Dermed er hovedanvendelsen av strømresonans i radioteknikk opprettelsen av høy motstand for en strøm av en viss frekvens i rørgeneratorer og høyfrekvente forsterkere.

I elektroteknikk brukes strømresonans for å oppnå en høy effektfaktor for belastninger med betydelige induktive og kapasitive komponenter.

For eksempel er de kondensatorer koblet parallelt med viklingene til asynkrone motorer og transformatorer som opererer under en belastning under den nominelle.

Slike løsninger brukes nettopp for å oppnå resonans av strømmer (parallell resonans), når den induktive motstanden til utstyret gjøres lik kapasitansen til de tilkoblede kondensatorene ved nettfrekvensen, slik at reaktiv energi sirkulerer mellom kondensatorene og utstyret, og ikke mellom utstyret og nettverket; slik at nettet gir energi kun når utstyret er lastet og bruker aktiv strøm.

Når utstyret går på tomgang, kobles nettverket parallelt med resonanskretsen (eksterne kondensatorer og utstyrsinduktans), som gir en veldig stor kompleks motstand for nettverket og lar den avta.

I tilfelle den elektriske kretsen inneholder elementer med kapasitive så vel som induktive egenskaper, kan en resonansmodus oppstå. I tillegg vises resonans i en elektrisk krets når strømmen og spenningen er i fase. Inngangsreaktans og konduktans er null. Det er ingen faseforskyvning i det hele tatt, og kretsen blir aktiv.

Årsaker til resonans

Spenningsresonans vises i tilfelle av en seriekobling av seksjoner som inneholder induktive og kapasitive motstander, samt motstander. En slik enkel krets blir ofte referert til som en serie- eller parallellkrets.

I resonanskretsen er tilstedeværelsen av resistiv motstand slett ikke nødvendig. Det må imidlertid tas i betraktning når du bestemmer motstanden til ledere. Dermed avhenger resonansmodusen helt av parametrene og egenskapene til den elektriske kretsen. Det påvirkes ikke av eksterne kilder til elektrisk energi.

For å bestemme forholdene under hvilke resonansmodus oppstår, er det nødvendig å kontrollere den elektriske kretsen for å bestemme dens ledningsevne eller kompleks. I tillegg må dens imaginære del velges og likestilles med null.

Resonansegenskaper

Alle parametrene som er inkludert i kretsen og som er til stede i den resulterende ligningen, på en eller annen måte, påvirker indikatorene som karakteriserer resonansfenomenene. Avhengig av parameterne som er inkludert i ligningen, kan løsningen ha flere ulike alternativer. I dette tilfellet vil alle løsninger samsvare med sin egen versjon og i fremtiden få fysisk mening.

I ulike typer elektriske kretser vurderes resonansfenomenet som regel i analysen ved flere alternativer. I de samme tilfellene kan kretssyntese utføres, hvor resonansparametere er forhåndsbestemt.

Elektriske kretser som har et stort antall forbindelser og reaktive elementer, representerer et stort problem i analysen. De brukes aldri i syntese med forhåndsbestemte egenskaper, siden det langt fra alltid er mulig å oppnå ønsket resultat. Derfor, i praksis, studeres bipolare enheter av de enkleste designene, og basert på dataene som er oppnådd, opprettes mer komplekse kretser med forhåndsbestemte parametere.

Dermed er resonansen til en elektrisk krets et ganske komplekst fenomen, på grunn av bruken av visse elementer i den. Regnskap for dette fenomenet lar deg bestemme parametrene og andre egenskaper.

Resonanser av strømmer og spenninger

Resonans av strømmer, velkjent som naturlig strøm "parallell resonans" - en prosess eller fenomen som oppstår i en parallell type oscillerende krets og tilstedeværelse av spenning.

I dette tilfellet må frekvensen til spenningskilden samsvare med de lignende resonansegenskapene til kretsen.

Strømresonans er en spesiell type kretstilstand når de totale strømindikatorene faller sammen i faseparametere med spenningsnivået, og den reaktive er null og kretsen bruker bare aktiv strøm.

Dette alternativet er hovedsakelig karakteristisk for kretser med variable strømverdier og har ikke bare positive egenskaper, men også noen helt uønskede egenskaper som nødvendigvis tas i betraktning selv i designprosessen.

Positiv resonanshandling er et fenomen innen radioteknikk, automasjon og trådtelefoni. Spenningsresonans tilhører kategorien uønskede fenomener forårsaket av overspenninger. I dette tilfellet anses en elektrisk krets av god kvalitet å være verdien:

Å oppnå strømresonans utføres ved å velge den nødvendige induktive eller kapasitive verdien, samt frekvensindikatorene til forsyningsnettverket.

Strømresonans oppnås ved å velge parametrene til den elektriske kretsen under betingelsene for en gitt frekvens til strømkilden, samt ved å velge de inverse indikatorene.

Anvendelse av gjeldende resonans

Hovedområdet for aktiv anvendelse av mye etterspurte resonansstrømmer i dag er representert av:

• noen typer filtreringssystemer der strøm med visse frekvensparametere har betydelige motstandsindikatorer;
• radioteknikk i form av mottakere som sender ut signaler beregnet på bestemte punkter på radiostasjoner. Tilveiebringelsen av betydelig motstand mot strøm er ledsaget av en reduksjon i indikatorene for sløyfespenningen ved maksimal frekvens;
• motorer av asynkron type, spesielt de som opererer under delbelastningsforhold;
• installasjoner av høy presisjon elektrisk sveising;
• oscillerende kretser inne i nodene til elektroniske generatorer;
• enheter preget av høyfrekvent herding;
• reduksjon i generatorbelastningsindikatorer. Under slike forhold lages en oscillerende krets i mottakstransformatoren med primærviklingen.

kretsskjema

Spesielt ofte brukes oscillerende kretser eller strømresonanser i produksjonen av moderne industrielt induksjonskjeleutstyr, noe som kan forbedre starteffektiviteten betydelig.

Standard oscillerende kretser som opererer under strømresonansforhold er mye brukt som en av de viktigste komponentene i moderne elektroniske generatorer.

Gjeldende resonansprinsipp

Strømresonans observeres inne i den elektriske kretsen, som har en parallell spole, motstand og kondensatorforbindelse. Det grunnleggende prinsippet for drift av en standard strømresonans er ikke for komplisert å forstå for en enkel lekmann:

• å slå på strømforsyningen er ledsaget av akkumulering av ladning inne i kondensatoren opp til de nominelle verdiene for kildespenningen;
• å slå av forsyningskilden med påfølgende lukking av kretsen inn i kretsen er ledsaget av prosessen med å overføre utladningen til spoledelen av enheten;
• strømindikatorer som passerer gjennom spolen forårsaker generering av et magnetfelt og dannelse av en elektromotorisk kraft av selvinduksjon, i motsatt retning av strømmen;
• den maksimale verdien av strømindikatorer er nådd på stadiet med full kondensatorutladning;
• hele volumet av den akkumulerte energikapasiteten omdannes lett til et magnetisk induksjonsfelt;
• spole selvinduksjon provoserer ikke stopp av ladede partikler, og det gjentatte stadiet av lading med en annen type polaritet skyldes fraværet av kondensatormotstrøm.

Resonans i en parallellkrets (strømresonans)

Resultatet av denne syklusen er den gjentatte transformasjonen av hele spolefeltet til en kondensatorladning. Bestemmelsen av standard resonansfrekvens utføres på samme måte som beregningene av spenningsresonansen.

Den nåværende interne aktive komponenten R forårsaker en gradvis utryddelse av den oscillerende prosessen, som forårsaker den nåværende resonansen.

Resonans av strømmer i en vekselstrømkrets

Strømflyten inne i en elektrisk krets med en serie, parallell eller blandet type kobling av elementer forårsaker at forskjellige driftsmåter oppnås.

Dermed er resonansen til den elektriske kretsen en seksjonsmodus som inneholder elementer av induktive og kapasitive typer, og faseforskyvningsvinkelen mellom strømverdier og spenningsverdier er null.

I kondensatoren og spoledelen koblet parallelt, observeres en lik reaktans, noe som forårsaker resonans.

Det bør også ta hensyn til det faktum at spoledelen og kondensatoren er preget av et fullstendig fravær av aktiv motstand, og reaktanslikheten gjør null de totale strømindikatorene inne i den uforgrenede delen av den elektriske kretsen og store strømmer i grenene .

Under forhold med parallellkobling av en induktiv spole og en kondensator, oppnås en oscillerende krets, som utmerker seg ved tilstedeværelsen av en oscillerende generator som ikke er koblet til kretsen, noe som gjør systemet lukket.

Fenomenet, ledsaget av en kraftig reduksjon i amplituden til styrken til strømverdiene til den eksterne kretsen, som brukes til å drive en parallellkoblet kondensator og en konvensjonell induktiv spole, når frekvensen til den påførte spenningen nærmer seg resonansfrekvensen, kalles strøm- eller parallellresonans.

Beregning av resonanskretsen

Det må huskes at fenomenet representert av strømresonans krever en svært kompetent og nøye beregning av resonanskretsen. Det er spesielt viktig å utføre en korrekt og nøyaktig beregning i nærvær av en parallellforbindelse, noe som vil forhindre utvikling av interferens i systemet. For at beregningen skal være korrekt, er det nødvendig å bestemme strømindikatorene til det elektriske nettverket. Den gjennomsnittlige standardeffekten som forsvinner under resonanskretsforhold kan uttrykkes i RMS-strøm og spenning.

Under resonansforhold er standardeffektfaktoren enhet, og beregningsformelen er:

Beregningsformel

For å bestemme nullimpedansen ved resonans riktig, må du bruke standardformelen:

Resonanskurver

Vibrasjonsfrekvensresonans tilnærmes med følgende formel:

Oscillerende kretsresonans

For å få de mest nøyaktige dataene ved hjelp av formler, anbefales det at alle verdier oppnådd under beregningsprosessen ikke avrundes. Noen fysikere beregner verdiene til resonanskretsen i samsvar med metoden til vektordiagrammet for aktive strømmengder. I dette tilfellet garanterer en kompetent beregning og riktig innstilling av enhetene anstendige besparelser under betingelse av vekselstrøm.

Resonanskretser brukes hovedsakelig til å trekke ut et signal ved de ønskede frekvensene som et resultat av filtrering av andre signaler, så uavhengige kretsberegninger må være ekstremt nøyaktige.

Konklusjon

Resonansen til strømmengder i fysikk er et naturlig fenomen, ledsaget av en kraftig økning i amplituden til svingninger inne i systemet, noe som skyldes sammenfallet av indeksene til naturlige og eksterne forstyrrende frekvenser.

En lignende variant av fenomener karakteriserer elektriske kretser med tilstedeværelsen av elementer representert av belastninger av aktive, induktive og kapasitive typer. Dermed er strømresonans en av de viktigste parameterne som er mye brukt i dag i en rekke moderne industrier, inkludert industriell elektrisk forsyning og radiokommunikasjon.