Application ng boltahe resonance at kasalukuyang resonance

Sa isang oscillatory circuit ng inductance L, capacitance C, at resistance R, ang mga libreng electrical oscillations ay may posibilidad na mamasa-masa. Upang maiwasan ang mga oscillations mula sa pamamasa, kinakailangan na pana-panahong lagyang muli ang circuit ng enerhiya, pagkatapos ay magaganap ang sapilitang mga oscillations, na hindi hihina, dahil ang panlabas na variable na EMF ay susuportahan na ang mga oscillations sa circuit.

Kung ang mga oscillations ay sinusuportahan ng isang mapagkukunan ng panlabas na harmonic EMF, na ang frequency f ay napakalapit sa resonant frequency ng oscillating circuit F, kung gayon ang amplitude ng electrical oscillations U sa circuit ay tataas nang husto, i.e. phenomenon ng electrical resonance.

Kapasidad ng AC circuit

Isaalang-alang muna natin ang pag-uugali ng capacitor C sa AC circuit.Kung ang isang kapasitor C ay konektado sa generator, ang boltahe U sa mga terminal na nagbabago ayon sa maharmonya na batas, kung gayon ang singil sa mga plato ng kapasitor ay magsisimulang magbago ayon sa maharmonya na batas, katulad ng kasalukuyang I sa circuit . Kung mas malaki ang kapasidad ng kapasitor at mas mataas ang frequency f ng harmonic emf na inilapat dito, mas malaki ang kasalukuyang I.

Ang katotohanang ito ay nauugnay sa ideya ng tinatawag na Kapasidad ng capacitor XC, na ipinakilala nito sa alternating current circuit, nililimitahan ang kasalukuyang, katulad ng aktibong paglaban R, ngunit kumpara sa aktibong paglaban, ang kapasitor ay hindi nagwawaldas ng enerhiya sa anyo ng init.

Kung ang aktibong paglaban ay nagwawaldas ng enerhiya at sa gayon ay nililimitahan ang kasalukuyang, pagkatapos ay nililimitahan ng kapasitor ang kasalukuyang dahil lamang sa wala itong oras upang mag-imbak ng higit na singil kaysa sa maaaring ibigay ng generator sa isang quarter na panahon, bukod dito, sa susunod na quarter ng isang panahon, ang kapasitor ay naglalabas ng enerhiya na naipon sa electric field ng dielectric nito, pabalik sa generator, iyon ay, kahit na ang kasalukuyang ay limitado, ang enerhiya ay hindi nawawala (pabayaan natin ang mga pagkalugi sa mga wire at sa dielectric).

AC inductance

Ngayon isaalang-alang ang pag-uugali ng isang inductance L sa isang AC circuit.Kung, sa halip na isang kapasitor, ang isang coil ng inductance L ay konektado sa generator, kung gayon kapag ang isang sinusoidal (harmonic) EMF ay ibinibigay mula sa generator hanggang sa mga terminal ng coil, magsisimula itong lumitaw ang isang EMF ng self-induction, dahil kapag ang kasalukuyang sa pamamagitan ng inductance ay nagbabago, ang pagtaas ng magnetic field ng coil ay may posibilidad na pigilan ang kasalukuyang mula sa pagtaas (Lenz's law), iyon ay, ang coil ay lilitaw upang ipakilala ang isang inductive resistance XL sa AC circuit - bilang karagdagan sa wire paglaban R.

Kung mas malaki ang inductance ng isang naibigay na coil at mas mataas ang frequency F ng kasalukuyang generator, mas mataas ang inductive resistance XL at mas maliit ang kasalukuyang I dahil ang kasalukuyang ay walang oras upang manirahan dahil ang EMF ng self-inductance ng ang coil ay nakakasagabal dito. At bawat quarter ng panahon, ang enerhiya na nakaimbak sa magnetic field ng coil ay ibinalik sa generator (hindi namin papansinin ang mga pagkalugi sa mga wire sa ngayon).

Impedance, isinasaalang-alang ang R

Sa anumang tunay na oscillating circuit, ang inductance L, ang capacitance C at ang active resistance R ay konektado sa serye.

Ang inductance at capacitance ay kumikilos sa kasalukuyang sa kabaligtaran na paraan sa bawat quarter ng panahon ng harmonic EMF ng pinagmulan: sa mga plato ng kapasitor tumataas ang boltahe habang nagcha-charge, bagaman bumababa ang kasalukuyang, at habang tumataas ang kasalukuyang sa pamamagitan ng inductance, ang kasalukuyang, bagaman nakakaranas ito ng inductive resistance, ngunit tumataas at pinananatili.

At sa panahon ng paglabas: ang kasalukuyang naglalabas ng kapasitor ay sa una ay malaki, ang boltahe sa mga plato nito ay may posibilidad na magtatag ng isang malaking kasalukuyang, at pinipigilan ng inductance ang pagtaas ng kasalukuyang, at mas malaki ang inductance, mas mababa ang kasalukuyang paglabas. Sa kasong ito, ang aktibong paglaban R ay nagpapakilala ng puro aktibong pagkalugi. Ibig sabihin, ang impedance Z ng L, C at R na konektado sa serye, sa dalas ng pinagmulan f, ay magiging katumbas ng:

Batas ng Ohm para sa alternating current

Mula sa batas ng Ohm para sa alternating current, malinaw na ang amplitude ng sapilitang mga oscillations ay proporsyonal sa amplitude ng EMF at depende sa dalas. Ang kabuuang paglaban ng circuit ay magiging pinakamaliit at ang amplitude ng kasalukuyang ang magiging pinakamalaking, sa kondisyon na ang inductive resistance at ang kapasidad sa isang ibinigay na dalas ay katumbas ng bawat isa, kung saan ang resonance ay magaganap. Ang isang formula para sa resonant frequency ng oscillating circuit ay hinango rin dito:

Resonance ng boltahe

Kapag ang EMF source, capacitance, inductance at resistance ay konektado sa serye sa bawat isa, ang resonance sa naturang circuit ay tinatawag na series resonance o voltage resonance. Ang isang tampok na katangian ng boltahe resonance ay ang makabuluhang mga boltahe sa kapasidad at sa inductance kumpara sa EMF ng pinagmulan.

Ang dahilan para sa hitsura ng naturang larawan ay halata. Sa aktibong paglaban, ayon sa batas ng Ohm, magkakaroon ng boltahe Ur, sa capacitance Uc, sa inductance Ul, at pagkatapos gawin ang ratio ng Uc sa Ur, mahahanap natin ang halaga ng quality factor Q.Ang boltahe sa buong kapasidad ay magiging Q beses ang pinagmulan ng EMF, ang parehong boltahe ay ilalapat sa inductance.

Iyon ay, ang boltahe resonance ay humahantong sa isang pagtaas sa boltahe sa mga reaktibong elemento sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng Q, at ang resonant na kasalukuyang ay limitado ng EMF ng pinagmulan, ang panloob na paglaban nito at ang aktibong paglaban ng circuit R. Kaya , ang paglaban ng series circuit sa resonant frequency ay minimal.

Ilapat ang boltahe resonance

Ang phenomenon ng boltahe resonance ay ginagamit sa mga de-koryenteng filter ng iba't ibang uri, halimbawa, kung kinakailangan upang alisin ang isang kasalukuyang bahagi ng isang tiyak na dalas mula sa ipinadala na signal, pagkatapos ay ang isang circuit ng isang kapasitor at isang inductor na konektado sa serye ay inilalagay nang kahanay sa receiver, upang ang resonant frequency kasalukuyang nito. Ang LC circuit ay isasara sa pamamagitan nito at hindi nila maaabot ang receiver.

Pagkatapos, ang mga alon ng isang dalas na malayo sa resonant frequency ng LC-circuit ay dadaan nang walang harang sa load, at ang mga alon lamang na malapit sa resonance sa frequency ay makakahanap ng pinakamaikling landas sa pamamagitan ng LC-circuit.

O vice versa. Kung kinakailangan na magpasa lamang ng isang kasalukuyang ng isang tiyak na dalas, kung gayon ang LC-circuit ay konektado sa serye kasama ang receiver, kung gayon ang mga bahagi ng signal sa dalas ng resonance ng circuit ay ipapasa sa pag-load nang halos walang pagkawala, at ang mga frequency malayo mula sa resonance ay makabuluhang humina at maaari nating sabihin na hindi nila maabot ang pagkarga. Ang prinsipyong ito ay naaangkop sa mga radio receiver kung saan nakatutok ang isang tunable oscillating circuit upang makatanggap ng mahigpit na tinukoy na frequency ng gustong istasyon ng radyo.

Sa pangkalahatan, ang boltahe resonance sa electrical engineering ay isang hindi kanais-nais na kababalaghan dahil ito ay nagiging sanhi ng overvoltage at pinsala sa kagamitan.

Ang isang simpleng halimbawa ay isang mahabang linya ng cable, na sa ilang kadahilanan ay hindi nakakonekta sa pagkarga, ngunit sa parehong oras ay pinapakain ito ng isang intermediate transpormer. Ang nasabing linya na may distributed capacitance at inductance, kung ang resonant frequency nito ay tumutugma sa frequency ng supply network, ay mapuputol lang at mabibigo. Upang maiwasan ang pagkasira ng cable mula sa hindi sinasadyang resonant na boltahe, isang karagdagang pagkarga ang inilalapat.

Ngunit kung minsan ang boltahe resonance ay naglalaro sa ating mga kamay, hindi lamang sa mga radyo. Halimbawa, nangyayari na sa mga rural na lugar ang boltahe sa network ay bumaba nang hindi inaasahan at ang makina ay nangangailangan ng boltahe ng hindi bababa sa 220 volts. Sa kasong ito, ang kababalaghan ng boltahe resonance ay nakakatipid.

Ito ay sapat na upang isama ang ilang mga capacitor sa bawat yugto sa serye sa makina (kung ang drive sa loob nito ay isang asynchronous motor), at sa gayon ang boltahe sa stator windings ay tataas.

Narito mahalaga na piliin ang tamang bilang ng mga capacitor upang eksaktong mabayaran nila ang pagbaba ng boltahe sa network kasama ang kanilang capacitive resistance kasama ang inductive resistance ng windings, iyon ay, sa pamamagitan ng bahagyang paglapit sa circuit sa resonance, maaari mong dagdagan ang boltahe ay bumaba kahit sa ilalim ng pagkarga.

Resonance ng mga alon

Kapag ang EMF source, capacitance, inductance at resistance ay konektado sa parallel sa bawat isa, kung gayon ang resonance sa naturang circuit ay tinatawag na parallel resonance o kasalukuyang resonance.Ang isang tampok na katangian ng kasalukuyang resonance ay ang makabuluhang mga alon sa pamamagitan ng kapasidad at inductance kumpara sa kasalukuyang pinagmulan.

Ang dahilan para sa hitsura ng naturang larawan ay halata. Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng aktibong paglaban ayon sa batas ng Ohm ay magiging katumbas ng U / R, sa pamamagitan ng kapasidad U / XC, sa pamamagitan ng inductance U / XL at sa pamamagitan ng pagbubuo ng ratio ng IL sa I, maaari mong mahanap ang halaga ng kadahilanan ng kalidad Q. Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng inductance ay magiging Q beses ang pinagmulan ng kasalukuyang, ang parehong kasalukuyang ay dadaloy sa bawat kalahating panahon papasok at palabas ng kapasitor.

Iyon ay, ang resonance ng mga alon ay humahantong sa isang pagtaas sa kasalukuyang sa pamamagitan ng mga reaktibong elemento sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng Q, at ang resonant EMF ay limitado ng emf ng pinagmulan, ang panloob na pagtutol nito at ang aktibong paglaban ng circuit R Kaya, sa dalas ng resonance, ang paglaban ng parallel oscillating circuit ay pinakamataas.

Application ng resonant currents

Tulad ng boltahe resonance, kasalukuyang resonance ay ginagamit sa iba't ibang mga filter. Ngunit konektado sa circuit, ang parallel circuit ay kumikilos sa kabaligtaran na paraan kaysa sa kaso ng serye ng isa: naka-install na kahanay sa pag-load, ang parallel oscillating circuit ay magpapahintulot sa kasalukuyang ng resonant frequency ng circuit na pumasa sa load , dahil ang paglaban ng circuit mismo sa sarili nitong resonant frequency ay maximum.

Naka-install sa serye na may load, ang parallel oscillating circuit ay hindi magpapadala ng resonant frequency signal, dahil ang lahat ng boltahe ay mahuhulog sa circuit, at ang load ay magkakaroon ng maliit na bahagi ng resonant frequency signal.

Kaya, ang pangunahing aplikasyon ng kasalukuyang resonance sa radio engineering ay ang paglikha ng isang malaking paglaban para sa isang kasalukuyang ng isang tiyak na dalas sa mga generator ng tubo at mga high-frequency na amplifier.

Sa electrical engineering, ang kasalukuyang resonance ay ginagamit upang makamit ang isang mataas na power factor ng mga load na may makabuluhang inductive at capacitive na mga bahagi.

Halimbawa, reactive power compensation units (KRM) ay mga capacitor na konektado sa parallel sa mga windings ng mga asynchronous na motor at mga transformer na tumatakbo sa ilalim ng pagkarga sa ibaba ng rate.

Ang ganitong mga solusyon ay ginagamit nang tumpak upang makamit ang resonance ng mga alon (parallel resonance), kapag ang inductive resistance ng kagamitan ay katumbas ng kapasidad ng mga konektadong capacitor sa dalas ng network, upang ang reaktibong enerhiya ay umiikot sa pagitan ng mga capacitor at kagamitan, at hindi sa pagitan ng kagamitan at network; kaya ang grid ay naglalabas lamang ng kapangyarihan kapag ang kagamitan ay sinisingil at kumonsumo ng aktibong kapangyarihan.

Kapag ang kagamitan ay hindi gumagana, ang network ay lumalabas na konektado sa parallel sa resonant circuit (panlabas na capacitors at ang inductance ng kagamitan), na kumakatawan sa isang napakalaking kumplikadong impedance para sa network at nagbibigay-daan upang mabawasan power factor.