Какие условия возникновения резонанса токов
Когда звуковая или световая волна ударяет по объекту, она уже вибрирует на определенной частоте. Если эта частота будет соответствовать резонансной частоте объекта, то это приведет к тому, что вы получите резонанс. Он возникает, когда амплитуда колебаний объекта увеличивается за счет соответствующих колебаний другого объекта. Эту связь трудно представить без примера.
Явление резонанса в электрических цепях весьма широко используется в современной электротехнике, и особенно в технике высокой частоты.
Читайте также: Устройство теплого пола (электрического). Технология устройства электрических теплых полов
Применение этой же идеи в проволочной междугородной телефонной связи позволяет осуществить так называемую многократную телефонию, т.е. передать по одной паре проводов одновременно несколько разговоров. При этом на конечных пунктах те или иные колебания выделяются с помощью резонансных устройств и подаются к соответствующим приемникам.
Явление резонанса широко используется и в других электроизмерительных устройствах, а также в устройствах электроавтоматики.
Резонанс токов: применение, принцип резонса тока, расчет контура
Резонанс и световые волны
Взять, к примеру, типичную световую волну (это поток белого света, который исходит от солнца) и направить ее на темный объект, пусть это будет черная змея. Молекулы в коже пресмыкающегося имеют набор резонансных частот. То есть электроны в атомах стремятся вибрировать на определенных частотах. Свет, спускающийся с солнца, – белый свет, который имеет многосоставную частоту.
Свет все еще вызывает вибрации электронов. Но поскольку он не соответствует резонансным частотам электронов, колебания очень малы и проходят от атома к атому через весь объект. Объект без резонанса будет иметь нулевое поглощение и 100 % передачу, например стекло или вода.
Принцип резонанса токов
Мы можем сделать резонансную или колебательную схему в собственной частоте, скажем, для питания конденсатора, как демонстрирует следующая диаграмма:
Переключатель будет отвечать за направление колебаний.
Конденсатор сохраняет весь ток в тот момент, когда время = 0. Колебания в цепи измеряются при помощи амперметров.
Направленные частицы перемещаются в правую сторону. Катушка индуктивности принимает ток из конденсатора.
Когда полярность схемы приобретает первоначальный вид, ток снова возвращается в теплообменный аппарат.
Теперь направленная энергия снова переходит в конденсатор, и круг повторяется опять.
Обозначение переменного тока означает, что выходя из блока питания, энергия колеблется с определенной частотой. Увеличение сопротивления способствует к снижению максимального размера текущей амплитуды, но это не приводит к изменению частоты резонанса (резонансной). Зато может образоваться вихретоковый процесс. После его возникновения в сетях возможны перебои.
Условие возникновения резонанса в параллельном контуре
- Составляющие реактивных ветвей тока равны между собой IPC = IPL, противофаза образовывается только при равенстве чистой активной энергии на входе;
- Ток в отдельных ветках, превышает весь ток определенной цепи, при этом ветви совпадают по фазе.
Принцип действия резонансных токов
Явление резонанса токов появляется в цепи, куда параллельно включены конденсатор и катушка. Их номиналы подобраны с таким расчетом, чтобы токи, протекающие по С и L, были равны. Поэтому в контуре С-L ток будет выше, чем его значение на остальных участках цепи.
Максимальное значение магнитного поля достигается при полном разряде конденсатора. Таким образом, вся энергия, накопленная конденсатором, преображается в магнитное поле индуктивности. Заряженные частицы продолжают двигаться, благодаря самоиндукции катушки.
Поскольку противоток от разряженного конденсатора уже отсутствует, он подвергается повторной зарядке, но уже с изменившейся полярностью. Это приводит к преобразованию поля катушки в заряд конденсатора и повторению всего процесса. Активная составляющая R приводит к постепенному угасанию колебаний. В этом и заключается основная суть резонанса.
Резонанс напряжений
Резонанс напряжений имеет место в цепях вида рис. 3.13, а, которые называются последовательными колебательными контурами, поскольку в них источники питания и параметры цепи г, L и С соединены последовательно.
Исходя из условия наступления резонанса, рассмотрим соотношения между электрическими величинами и параметрами цепи по рис. 3.13, а.
т.е. при резонансе реактивные напряжения на индуктивности и емкости равны между собой (рис. 3.13, б). Отсюда и название — резонанс напряжений.
2. Разделив (3-52) на Р или (3-50) на /, будем иметь
что отражено на векторной диаграмме, изображенной на рис. 3.12, б;
Анализ полученных выражений показывает, что при резонансе напряжений полные мощность, напряжение, сопротивление и ток в цепи равны их активным составляющим, вследствие чего coscp = 1, ср = 0.
Кроме того, при XL = Хс » г (обычное явление)
Резонансная частота со/; определяется из (3-55), т.е. из соpL = 1 / сорС, откуда
Характеристическим или волновым сопротивлением называют модуль сопротивления каждого реактивного элемента на резонансной частоте, т.е.
Под добротностью контура в катушке (содержит г и L) понимают отношение максимальной энергии, запасенной в индуктивности при резонансе Э7, к энергии Э. поглощаемой (рассеиваемой) активным сопротивлением г за период. Для последовательного контура по рис. 3.13, а
Кроме того, пользуются понятиями затухания контура d, расстройки контура ?, и др.
