Резонанс на токове

Паралелно свързване на кондензатор и индуктор във верига на променлив ток

Помислете за явленията във веригата променлив токсъдържащ паралелно свързани генератор, кондензатор и индуктор. Да приемем, че веригата няма активно съпротивление.

Очевидно в такава верига напрежението както на бобината, така и на кондензатора по всяко време е равно на напрежението, развито от генератора.

Общият ток във веригата се състои от токове в нейните клонове. Токът в индуктивния клон изостава фазово от напрежението с една четвърт от периода, а токът в капацитивния клон го изпреварва със същата четвърт от периода. Следователно токовете в клоните във всеки момент от време се оказват фазово изместени един спрямо друг с половин период, тоест те са в антифаза. По този начин токовете в клоните по всяко време са насочени един към друг, а общият ток в неразклонената част на веригата е равен на тяхната разлика.

Това ни дава право да пишем равенство I = IL -интегрална схема

където Аз — ефективна стойност на общия ток във веригата, I Л и интегрална схема — ефективни стойности на токове в клоните.

Използвайки закона на Ом за определяне на ефективните стойности на тока в клоните, получаваме:

Il = U / XL и Аз° С = U / XC

Ако веригата е доминирана от индуктивно съпротивление, т.е. XL Повече ▼ XC, токът в бобината е по -малък от тока в кондензатора; следователно токът в неразклонената секция на веригата е с капацитивен характер и веригата като цяло за генератора ще бъде капацитивна. Обратно, с XC по -голям от XL, токът в кондензатора е по -малък от тока в бобината; следователно токът в неразклонената секция на веригата е индуктивен, а веригата като цяло за генератора ще бъде индуктивна.

Не трябва да се забравя, че и в двата случая натоварването е реактивно, т.е. веригата не консумира енергията на генератора.

Резонанс на токове

Нека сега разгледаме случая, когато паралелно свързаните кондензатор и намотка се оказаха равни в тяхното реактивно съпротивление, т.е. XlL = X° С.

Ако, както и досега, приемем, че бобината и кондензаторът нямат активно съпротивление, тогава ако техните реакции са равни (YL = Y° С) общият ток в неразклонената част на веригата ще бъде равен на нула, докато в клоните ще текат равни токове с най -голяма величина. В този случай явлението токове резонанс възниква във веригата.

При резонанс на токове ефективните стойности на токовете във всеки клон, определени от съотношенията IL = U / XL и Аз° С = U / XC ще бъдат равни помежду си, така че XL = XC.

Изводът, до който стигнахме, може да изглежда доста странен на пръв поглед. Всъщност генераторът е зареден с две съпротивления и няма ток в неразклонената част на веригата, докато в самите съпротивления протичат равни и освен това най -големите токове.

Това се обяснява с поведението на магнитното поле на намотката и електрическо поле на кондензатор… При резонанс на токове, както при резонанс на напрежението, има колебание на енергията между полето на бобината и полето на кондензатора. Генераторът, след като съобщи енергията на веригата, изглежда като изолиран. Тя може да бъде напълно изключена и токът в разклонената част на веригата ще се поддържа без генератор от енергията, която веригата първоначално съхранява. Също така, напрежението на клемите на веригата ще остане точно същото като това, разработено от генератора.

Така и когато индукторът и кондензаторът са свързани паралелно, получихме осцилаторна верига, която се различава от описаната по -горе само по това, че генераторът, който създава трептенията, не е свързан директно към веригата и веригата е затворена. Графики на токове, напрежение и мощност във веригата при резонанс на токове: а — активното съпротивление е равно на нула, веригата не консумира енергия; b — веригата има активно съпротивление, в неразклонената част на веригата се появи ток, веригата консумира енергия

L, C и е, при които възниква резонансът на токовете, се определят, както при резонанса на напреженията (ако пренебрегнем активното съпротивление на веригата), от равенството:

ωL = 1 / ω° С

Следователно:

еres = 1 / 2π√LC

Lres = 1 / ω2С

Парче = 1 / ω2L

Чрез промяна на някое от тези три количества може да се постигне равенството Xл = X° С, т.е., превърнете веригата в колебателна верига.

И така, имаме затворена колебателна верига, в която можем да индуцираме електрически трептения, т.е. променлив ток. И ако не беше активното съпротивление, което притежава всяка колебателна верига, в него може непрекъснато да съществува променлив ток. Наличието на активно съпротивление води до факта, че трептенията във веригата постепенно затихват и, за да ги поддържат, е необходим източник на енергия — алтернатор.

В несинусоидални токови вериги са възможни резонансни режими за различни хармонични компоненти.

Резонансните токове се използват широко в практиката. Явлението резонанс на токове се използва в лентовите филтри като електрическо „запушване“, което забавя определена честота. Тъй като има значително съпротивление на ток с честота f, спадът на напрежението във веригата при честота f ще бъде максимален. Това свойство на контура се нарича селективност, използва се в радиоприемници за изолиране на сигнала на определена радиостанция. Осцилираща верига, работеща в резонансен режим на токове, е един от основните компоненти електронни генератори.