Současná rezonance

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 18. prosince 2019; kontroly vyžadují 8 úprav .

Proudová rezonance (paralelní rezonance) - rezonance vyskytující se v paralelním oscilačním obvodu , když je připojen ke zdroji napětí, jehož frekvence se shoduje s rezonanční frekvencí obvodu.

Popis jevu

Je zde paralelní oscilační obvod složený z rezistoru R, induktoru L a kondenzátoru C. Obvod je připojen ke zdroji střídavého napětí o frekvenci . Rezonanční frekvence obvodu . $\omega$ ${\displaystyle \omega _{p}={\frac {1}{\sqrt {LC))))$

Pomocí metody komplexních amplitud určíme proud v obvodu

{\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 },}

kde je komplexní odpor paralelního obvodu, je fázový posun mezi proudem a napětím. $Z={\frac {\left(\omega L\right)^{2}Rj\omega LR^{2}\left(\omega ^{2}LC-1\right)}{\left( \omega L\right)^{2}+R^{2}\left(\omega ^{2}LC-1\right)^{2}}}$ $\phi =\arctan \left(-{\frac {R\left(\omega ^{2}LC-1\right)}{\omega L))\right)$

Celkový proud smyčky je také součtem proudů procházejících kondenzátorem a induktorem

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

Jak je vidět z posledního výrazu, proudy a toky v protifázi (jeden má multiplikátor a druhý multiplikátor ). ${\displaystyle {\tečka {I_{L))))$ ${\displaystyle {\tečka {I_{C))))$ $-j$ $j$

Při rezonanční frekvenci nabude amplituda proudu v obvodu hodnotu . ${\displaystyle \omega =\omega _{p}={\frac {1}{\sqrt {LC))))$ $I_{p}={\frac {U}{R}}=I_{R}$

Amplitudy proudů induktorem a kondenzátorem , úměrné napětí, při rezonanční frekvenci mají hodnoty $L$ $C$ ${\displaystyle \omega =\omega _{\rho ))$

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 }} ,

kde je charakteristický (vlnový) odpor obvodu a je roven . $\rho$ ${\displaystyle \rho =\omega _{p}L={\frac {1}{\omega _{p}C))={\sqrt {\frac {L}{C))))$

Proto při rezonanční frekvenci převyšují proudy tekoucí v jalových prvcích celkový proud faktorem. Odtud pochází název „aktuální rezonance“ nebo „paralelní rezonance“. ${\frac {R}{\rho ))$

Sériově paralelní rezonance

Kromě paralelní a sériové rezonance existuje také kombinovaná, nebo spíše paralelně sériová. V nejjednodušší verzi se jedná o dvě cívky se stejnou indukčností zapojené do série. Na jedné z cívek je implementován oscilační obvod. V tomto případě se z poloviny projeví efekt paralelní rezonance a z poloviny efekt sériové rezonance. Proto dochází k částečnému zvýšení napětí. Tuto metodu je vhodné použít v případech, kdy generátor nedokáže vyrobit požadované napětí nebo napětí v síti poklesne. Tato metoda se však používá pouze u těch spotřebitelů, jejichž zatížení je konstantní, protože pokud se zatížení změní, rezonance se ztratí. Pro takový obvod nejsou vhodné žádné transformátory, ale pouze ty, u kterých se vinutí nepřekrývají a jsou umístěny na různých jádrech proti sobě na jádře. Pokud je sekundární vinutí navinuto přes primární, pak paralelní rezonance na takovém transformátoru nefunguje. Kromě toho existují složitější sériově-paralelní rezonanční obvody využívající polovodiče, jako jsou tranzistory. [jeden]

Frekvenčně modulovaný měnič se sériově-paralelní rezonancí . findpatent.ru . Datum přístupu: 30. srpna 2017. (neurčitý)

Poznámky

Oscilační obvod pracující v aktuálním rezonančním režimu není výkonový zesilovač. Je to proudový zesilovač.

Velké proudy cirkulující v obvodu vznikají díky silnému proudovému impulsu z generátoru v okamžiku zapnutí, kdy se nabíjí kondenzátor. Při výrazném odběru výkonu z obvodu jsou tyto proudy „spotřebovány“ a generátor musí opět dávat významný dobíjecí proud. Proto uvnitř smyčky musí být odpor udržován na minimu, aby se snížily ztráty.

Pokud je generátor slabý, může jej velký dobíjecí proud v okamžiku zapnutí do oscilačního obvodu spálit. Ze situace se můžete dostat postupným zvyšováním napětí na svorkách generátoru (postupným „houpáním“ obvodu).

Oscilační obvod s nízkým činitelem jakosti a cívkou s malou indukčností je příliš špatně „pumpován“ energií (ukládá málo energie), což snižuje účinnost systému. Také cívka s malou indukčností a při nízkých frekvencích má malý indukční odpor, což může vést ke "zkratu" generátoru v cívce a generátor vyřadit z provozu.

Faktor kvality oscilačního obvodu je úměrný L/C, oscilační obvod s nízkým faktorem kvality energii dobře „neukládá“. Pro zvýšení faktoru kvality oscilačního obvodu se používá několik způsobů:

Zvýšení provozní frekvence;
Pokud je to možné, zvyšte L a snižte C. Pokud není možné L zvýšit zvětšením závitů cívky nebo prodloužením drátu, použijte feromagnetická jádra nebo feromagnetické vložky v cívce; cívka je přelepena deskami z feromagnetického materiálu atd.

Při výpočtu oscilačního obvodu s malou indukčností je nutné vzít v úvahu indukčnost připojovacích tyčí (od cívky ke kondenzátoru) a připojovacích vodičů kondenzátorové banky. Indukčnost spojovacích tyčí může být mnohem větší než indukčnost cívky a vážně snížit frekvenci oscilačního obvodu.

Při realizaci rezonance proudů na transformátorech musí být primární a sekundární vinutí umístěno na různých jádrech magnetického obvodu, jinak elektromagnetické rušení ze sekundárního vinutí bude rušit rezonanci. Proto jsou vhodné transformátory s jádrem ve tvaru U nebo W. Jinak jsou vinutí navzájem pečlivě odstíněna fólií.

Aplikace

Kvalitní oscilační obvod poskytuje proudu o určité frekvenci f značný odpor. V důsledku toho se v pásmových zádržných filtrech využívá fenomén proudové rezonance .
Protože existuje značný odpor vůči proudu s frekvencí f, bude úbytek napětí v obvodu při frekvenci f maximální. Tato vlastnost obvodu se nazývá selektivita, používá se v rádiových přijímačích k izolaci signálu konkrétní radiostanice.
Oscilační obvod pracující v aktuálním rezonančním režimu je jednou z hlavních součástí elektronických generátorů .
Oscilační obvod se používá ke snížení zatížení generátorů. K tomu je na přijímacím transformátoru vytvořen oscilační obvod založený na primárním vinutí. Ale transformátor je vhodný pouze pro takový, ve kterém se vinutí navzájem nepřekrývají a jsou umístěna na různých místech magnetického obvodu. Pokud je kondenzátor o určité kapacitě zapojen paralelně s jednofázovým asynchronním motorem pro dosažení rezonance, sníží se tím zatížení generátoru. Průmyslové indukční kotle využívají pro lepší účinnost oscilační obvod. V tomto případě musí být mezi spotřebičem a generátorem určité oddělení ve formě vstupního odporu nebo ve formě izolačního transformátoru.

Viz také

Stresová rezonance

Oscilační obvod

Poznámky

↑ Frekvenčně modulovaný měnič se sérioparalelní rezonancí . Získáno 30. srpna 2017. Archivováno z originálu 31. srpna 2017. (neurčitý)

Literatura

Vlasov VF Kurz radiotechniky. M.: Gosenergoizdat, 1962. S. 928.
Izyumov N. M., Linde D. P. Základy radiotechniky. M.: Gosenergoizdat, 1959. S. 512.

Odkazy

Současná rezonance

Obvody. Obvody klimatizace. Paralelní rezonance

Frekvenčně modulovaný sériový-paralelní rezonanční převodník