Srovių rezonansas

Lygiagretus kondensatoriaus ir induktoriaus sujungimas kintamosios srovės grandinėje

Apsvarstykite grandinės reiškinius kintamoji srovėkuriame yra lygiagrečiai sujungtas generatorius, kondensatorius ir induktorius. Tarkime, kad grandinė neturi aktyvios varžos.

Akivaizdu, kad tokioje grandinėje tiek ritės, tiek kondensatoriaus įtampa bet kuriuo metu yra lygi generatoriaus sukurtai įtampai.

Bendra srovė grandinėje susideda iš srovių jos šakose. Srovė indukcinėje šakoje nuo fazės įtampos atsilieka ketvirtadaliu periodo, o srovė talpinėje šakoje – tuo pačiu periodo ketvirčiu. Todėl srovės šakose bet kuriuo momentu pasirodo faziškai pasislinkusios viena kitos atžvilgiu puse periodo, tai yra, jos yra priešfazėje. Taigi, srovės šakose bet kuriuo metu yra nukreiptos viena į kitą, o bendra srovė nešakotoje grandinės dalyje yra lygi jų skirtumui.

Tai suteikia mums teisę rašyti lygybę I = IL -integralinė grandinė

kur aš- efektyvioji visos srovės grandinėje vertė, I L ir integrinis grandynas – efektyvios srovių reikšmės šakose.

Naudodami Ohmo dėsnį, norėdami nustatyti efektyvias srovės vertes šakose, gauname:

Il = U / XL ir Az° C = U / XC

Jeigu grandinėje vyrauja indukcinė varža, t. XL Daugiau ▼ XC, srovė ritėje yra mažesnė nei srovė kondensatoriuje; todėl srovė nešakotoje grandinės dalyje yra talpinė, o generatoriaus grandinė kaip visuma bus talpinė. Ir atvirkščiai, kai XC didesnis nei XL, srovė kondensatoriuje yra mažesnė už srovę ritėje; todėl srovė nešakotoje grandinės dalyje yra indukcinė, o generatoriaus grandinė kaip visuma bus indukcinė.

Nereikia pamiršti, kad abiem atvejais apkrova yra reaktyvi, t.y. grandinė nevartoja generatoriaus galios.

Srovių rezonansas

Dabar panagrinėkime atvejį, kai lygiagrečiai sujungti kondensatorius ir ritė pasirodė esantys lygiaverčiai savo varža, t.y. XlL = X°C.

Jei, kaip ir anksčiau, darome prielaidą, kad ritė ir kondensatorius neturi aktyviosios varžos, tai jei jų reakcijos yra lygios (YL = Y° C), bendra srovė nešakotoje grandinės dalyje bus lygi nuliui, o šakose lygi srovės tekės didžiausiu dydžiu. Šiuo atveju grandinėje atsiranda rezonansinių srovių reiškinys.

Esant srovės rezonansui, efektyvios srovių vertės kiekvienoje šakoje, nustatytos santykiu IL = U / XL ir Аz° С = U / XC, bus lygios viena kitai, kad XL = XC.

Išvada, kurią padarėme, iš pirmo žvilgsnio gali pasirodyti gana keista. Tiesą sakant, generatorius yra apkrautas dviem varžomis ir nešakotoje grandinės dalyje srovės nėra, o pačiose varžose teka lygios ir, be to, didžiausios srovės.

Tai paaiškinama ritės magnetinio lauko elgesiu ir kondensatoriaus elektrinis laukas... Esant srovių rezonansui, kaip ir įtampos rezonansas, yra energijos svyravimas tarp ritės lauko ir kondensatoriaus lauko. Atrodo, kad generatorius, perdavęs energiją į grandinę, yra izoliuotas. Jį galima visiškai išjungti, o srovė šakotojoje grandinės dalyje bus palaikoma be generatoriaus ta energija, kurią grandinė iš pradžių kaupia. Be to, grandinės gnybtų įtampa išliks lygiai tokia pati, kaip generatorius.

Taigi lygiagrečiai sujungus induktorių ir kondensatorių, gauname osciliatoriaus grandinę, kuri nuo aukščiau aprašytos skiriasi tik tuo, kad generatorius, kuris sukuria svyravimus, nėra tiesiogiai prijungtas prie grandinės, o grandinė yra uždara. Srovių, įtampos ir galios grafikai grandinėje esant srovių rezonansui: a — aktyvioji varža lygi nuliui, grandinė nevartoja energijos; b — grandinė turi aktyvią varžą, neatšakotoje grandinės dalyje atsirado srovė, grandinė sunaudoja energiją

L, C ir e, kuriems esant atsiranda srovės rezonansas, kaip ir įtampos rezonanso atveju (jei nepaisysime aktyviosios grandinės varžos), nustatomi lygybe:

ωL = 1 / ω° C

Todėl:

eres = 1 / 2π√LC

Lres = 1 / ω2C

Gabalas = 1 / ω2L

Pakeitus bet kurį iš šių trijų dydžių, galima pasiekti lygybę Xl = X° C, ty grandinę paversti svyruojančia grandine.

Taigi, turime uždarą virpesių grandinę, kurioje galime sukelti elektrinius virpesius, t.y. kintamoji srovė. Ir jei ne aktyvioji varža, kurią turi kiekviena svyruojanti grandinė, joje galėtų nuolat egzistuoti kintamoji srovė.Aktyvios varžos buvimas lemia tai, kad grandinės virpesiai palaipsniui išnyksta, o norint juos išlaikyti, reikia energijos šaltinio - generatoriaus.

Nesinusinės srovės grandinėse galimi įvairių harmoninių komponentų rezonansiniai režimai.

Praktikoje plačiai naudojamos rezonansinės srovės. Srovės rezonanso reiškinys juostos pralaidumo filtruose naudojamas kaip elektrinis „spaustukas“, kuris atitolina tam tikrą dažnį. Kadangi f dažnio srovės varža yra didelė, įtampos kritimas grandinėje esant dažniui f bus didžiausias. Ši kilpos savybė vadinama selektyvumu, ji naudojama radijo imtuvuose tam, kad atskirtų tam tikros radijo stoties signalą. Virpesių grandinė, veikianti rezonansiniu srovių režimu, yra vienas iš pagrindinių komponentų elektroniniai generatoriai.