Rezonanța curentă

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 18 decembrie 2019; verificările necesită 8 modificări .

Rezonanță curentă (rezonanță paralelă) - rezonanță care apare într-un circuit oscilator paralel atunci când este conectat la o sursă de tensiune a cărei frecvență coincide cu frecvența de rezonanță a circuitului.

Descrierea fenomenului

Există un circuit oscilator paralel format dintr-un rezistor R, un inductor L și un condensator C. Circuitul este conectat la o sursă de tensiune alternativă cu o frecvență . Frecvența de rezonanță a circuitului . $\omega$ $\omega _{p}={\frac {1}{\sqrt {LC}}}$

Folosind metoda amplitudinilor complexe , determinăm curentul din circuit

{\textstyle {\dot {I}}={\frac {\dot {U}}{Z}}={\frac {\dot {U}}{1/\left[{\frac {1}{R ))+{\frac {1}{j\omega L}}+j\omega C\right]}}=\left\vert {\frac {\dot {U}}{Z}}\right\vert e ^{-j\phi },}

unde este rezistența complexă a circuitului paralel, este defazarea dintre curent și tensiune. $Z={\frac {\left(\omega L\right)^{2}Rj\omega LR^{2}\left(\omega ^{2}LC-1\right)}{\left( \omega L\right)^{2}+R^{2}\left(\omega ^{2}LC-1\right)^{2}}}$ $\phi =\arctan \left(-{\frac {R\left(\omega ^{2}LC-1\right)}{\omega L))\right)$

De asemenea, curentul total al buclei este suma curenților care curg prin condensator și inductor

{\dot {I}}={\dot {I_{R}}}+{\dot {I_{L}}}+{\dot {I_{C}}}={\frac {\dot {U}}{R}}+{\frac {\dot {U}}{j\omega L}}+j\omega C{\dot {U}}={\frac {\dot {U}}{ R}}+\left({\frac {-j{\dot {U}}}{\omega L}}\right)+{\dot {U}}j\omega C.

După cum se poate observa din ultima expresie, curenții și curgerea în antifază (unul are un multiplicator , iar celălalt are un multiplicator ). ${\dot {I_{L}})$ ${\dot {I_{C)})$ $-j$ $j$

La frecvenţa de rezonanţă amplitudinea curentului din circuit va lua valoarea . $\omega =\omega _{p}={\frac {1}{\sqrt {LC}))$ $I_{p}={\frac {U}{R}}=I_{R}$

Amplitudinile curenților prin inductor și condensator , proporționale cu tensiunea, la frecvența de rezonanță au valorile $L$ $C$ $\omega =\omega _{\rho )$

I_{Lp}={\frac {U}{\omega _{p}L}}=U{\sqrt {\frac {C}{L}}}={\frac {U}{\rho }},

I_{Cp}=U\left(\omega _{p}C\right)=U{\sqrt {\frac {C}{L}}}={\frac {U}{\rho }} ,

unde este rezistența caracteristică (undă) a circuitului și este egal cu . $\rho$ $\rho =\omega _{p}L={\frac {1}{\omega _{p}C))={\sqrt {\frac {L}{C})}$

Prin urmare, la frecvența de rezonanță, curenții care circulă în elementele reactive depășesc curentul total cu un factor de. De aici provine denumirea de „rezonanță curentă” sau „rezonanță paralelă”. ${\frac {R}{\rho })$

Rezonanță serie-paralelă

Pe lângă rezonanța paralelă și în serie, există și una combinată, sau mai bine zis, una în serie paralelă. În cea mai simplă versiune, acestea sunt două bobine cu aceeași inductanță conectate în serie. Un circuit oscilator este implementat pe una dintre bobine. În acest caz, efectul rezonanței paralele este pe jumătate manifestat și jumătate efectul rezonanței în serie. Prin urmare, există o creștere parțială a tensiunii. Această metodă este adecvată pentru a fi utilizată în cazurile în care generatorul nu poate produce tensiunea dorită sau tensiunea din rețea cade. Dar această metodă se aplică numai acelor consumatori a căror sarcină este constantă, deoarece dacă sarcina se modifică, rezonanța se va rătăci. Nu orice transformator este potrivit pentru un astfel de circuit, ci doar acelea în care înfășurările nu se suprapun și sunt situate pe nuclee diferite unul față de celălalt pe miez. Dacă înfășurarea secundară este înfășurată peste primar, atunci rezonanța paralelă nu funcționează pe un astfel de transformator. În plus, există circuite de rezonanță serie-paralel mai complexe care folosesc semiconductori, cum ar fi tranzistoarele. [unu]

Convertor modulat în frecvență cu rezonanță serie-paralelă . findpatent.ru . Data accesului: 30 august 2017. (nedefinit)

Note

Un circuit oscilator care funcționează în modul de rezonanță curent nu este un amplificator de putere. Este un amplificator de curent.

Curenții mari care circulă în circuit apar datorită unui impuls de curent puternic de la generator în momentul pornirii, când condensatorul se încarcă. Cu o priză semnificativă de putere din circuit, acești curenți sunt „consumați”, iar generatorul trebuie să dea din nou un curent de reîncărcare semnificativ. Prin urmare, în interiorul buclei, rezistența trebuie menținută la minimum pentru a reduce pierderile.

Dacă generatorul este slab, un curent mare de reîncărcare în momentul în care este pornit la circuitul oscilator îl poate arde. Puteți ieși din situație prin creșterea treptată a tensiunii la bornele generatorului („balancând” treptat circuitul).

Un circuit oscilator cu un factor de calitate scăzut și o bobină cu o inductanță mică este prea prost „pompată” cu energie (înmagazinează puțină energie), ceea ce reduce eficiența sistemului. De asemenea, o bobină cu o inductanță mică și la frecvențe joase are o rezistență inductivă mică, ceea ce poate duce la un „scurtcircuit” al generatorului din bobină și dezactiva generatorul.

Factorul de calitate al unui circuit oscilant este proporțional cu L/C, un circuit oscilant cu un factor de calitate scăzut nu „stochează” bine energia. Pentru a crește factorul de calitate al circuitului oscilator, sunt utilizate mai multe moduri:

Creșterea frecvenței de operare;
Dacă este posibil, creșteți L și micșorați C. Dacă nu este posibil să creșteți L prin creșterea spirelor bobinei sau mărirea lungimii firului, utilizați miezuri feromagnetice sau inserții feromagnetice în bobină; bobina este lipită peste cu plăci de material feromagnetic etc.

Atunci când se calculează un circuit oscilator cu o inductanță mică, este necesar să se țină cont de inductanța barelor de conectare (de la bobină la condensator) și de firele de conectare ale bancului de condensatori. Inductanța barelor de conectare poate fi mult mai mare decât inductanța bobinei și poate reduce serios frecvența circuitului oscilant.

Când se realizează rezonanța curenților pe transformatoare, înfășurările primare și secundare trebuie să fie amplasate pe nuclee diferite pe circuitul magnetic, altfel interferențele electromagnetice din înfășurarea secundară vor interfera cu rezonanța. Prin urmare, transformatoarele cu miez în formă de U sau în formă de W sunt potrivite. În caz contrar, înfășurările sunt protejate cu grijă unele de altele cu folie.

Aplicație

Un circuit oscilator de înaltă calitate oferă o rezistență semnificativă la un curent cu o anumită frecvență f. Ca rezultat, fenomenul rezonanței curente este utilizat în filtrele band-stop .
Deoarece există o rezistență semnificativă la curent cu o frecvență f, căderea de tensiune pe circuit la o frecvență f va fi maximă. Această proprietate a circuitului se numește selectivitate, este folosită în receptoarele radio pentru a izola semnalul unui anumit post de radio.
Un circuit oscilator care funcționează în modul de rezonanță curentă este una dintre componentele principale ale generatoarelor electronice .
Circuitul oscilator este utilizat pentru a reduce sarcina generatoarelor. Pentru a face acest lucru, se realizează un circuit oscilator la transformatorul de recepție pe baza înfășurării primare. Dar transformatorul este potrivit numai pentru unul în care înfășurările nu se suprapun și sunt situate în locuri diferite pe circuitul magnetic. Dacă un condensator de o anumită capacitate este conectat în paralel cu un motor asincron monofazat pentru a obține rezonanță, aceasta va reduce sarcina generatorului. Cazanele industriale cu inducție folosesc un circuit oscilant pentru o mai bună eficiență. În acest caz, trebuie să existe o oarecare decuplare între consumator și generator sub forma unei rezistențe de intrare sau sub forma unui transformator de izolare.

Vezi și

Rezonanța stresului

Circuit oscilator

Note

↑ Convertor modulat în frecvență cu rezonanță serie-paralelă . Preluat la 30 august 2017. Arhivat din original la 31 august 2017. (nedefinit)

Literatură

Vlasov VF Curs de inginerie radio. M.: Gosenergoizdat, 1962. S. 928.
Izyumov N. M., Linde D. P. Fundamentele ingineriei radio. M.: Gosenergoizdat, 1959. S. 512.

Link -uri

Rezonanța curentă

Circuite. Circuite A/C. Rezonanță paralelă

Convertor de rezonanță serial-paralel modulat în frecvență