Inductiv și capacitiv impedanta conectate în serie pentru a provoca circuit de curent alternativ într-o schimbare de fază mai mică între curent și tensiune decât în cazul în care au fost încorporate în mod individual în lanțul.
Cu alte cuvinte, prin acțiunea simultană a acestor două circuite diferite de natură reactanță este compensat (distrugere reciprocă) de schimbare de fază.
compensare completă, adică. E. Distrugerea completă a defazajul dintre curent și tensiune într-un astfel de circuit, se produce atunci când reactanța inductivă va fi egal de circuit capacitiv reactanță, adică. E. Când XL = XC, sau ceea ce este același lucru, atunci când? L = 1 / C.
Circuit în acest caz, va acționa ca o rezistență pură, t. E. Ca în cazul în care nu există o bobină sau condensator. Amplitudinea acestei rezistențe este determinată de suma rezistențelor de bobine active și fire de legătură. In acest RMS curent în circuit este determinată de cea mai mare și formula legea lui Ohm I = U / R, unde Z este acum în schimb R. furnizat
În același timp, care acționează ca o tensiune bobina UL = IXL și condensator Uc = IHS va fi egal și la fel de mare valoare. Pentru o rezistență mică de circuit activ, aceste tensiuni pot fi de multe ori mai mare decât tensiunea totală U la bornele circuitului. Acesta este un fenomen interesant, numit de rezonanță în tensiune electrică.
Fig. 1 prezintă curbele de tensiune, curent și putere la o tensiune de rezonanță în circuit.
tensiuni Program curent și putere la tensiuni de rezonanță
Este necesar să se țină ferm cont de faptul că rezistența la XL și XC sunt variabile în funcție de frecvența curentului, și există cel puțin un pic pentru a schimba frecvența, de exemplu, creșterea ca XL =? De L va crește, și XC = 1 /? Declin S, și, prin urmare, o tensiune de circuit de rezonanță imediat rupt, astfel, împreună cu rezistența activă și reactanței apare în lanț. Același lucru se întâmplă dacă modificați valoarea de inductanță sau capacitate de circuit.
Când tensiunea de rezonanță a puterii sursei de curent este cheltuită doar pentru a depăși rezistența circuitului activ, adică. E. Pentru conductori de încălzire.
Într-adevăr, în lanțul de la un inductor se produce energie fluctuație, adică. E. Transferul periodic al energiei de la bobina generator de câmp magnetic. În circuit cu condensator este același, dar datorită energiei condensatorului câmp electric. Același circuit cu un condensator și un inductor la o tensiune de rezonanță (XL = XC), energia, odată ce sunt stocate înlănțuit periodic trece de la bobina condensatorului și înapoi la sursa de curent cade parts doar consumul de energie necesar pentru a depăși rezistența circuitului activ. Astfel, schimbul de energie are loc între condensatorul și bobina este aproape fără de generator.
Trebuie doar să perturbe tensiuni în Înălțați răspuns ca energia câmpului magnetic al bobinei nu devine egală cu energia câmpului electric al condensatorului, și în timpul schimbului de energie între aceste domenii vor fi excesul de energie să fie furnizate în mod periodic de la sursă în circuit, întoarce-l înapoi de circuit.
Acest fenomen este foarte similar cu ceea ce se întâmplă în mecanismul ceasului. Ceas cu pendule ar putea oscila în mod continuu și fără ajutorul unui arc (sau ceasuri de încărcare de ore), în cazul în care nu se exercită forțe de frecare care împiedică deplasarea.
De primăvară pendul aceeași raportare la momentul potrivit energiei lor, ajută-l să depășească forțele de frecare, iar acest lucru se realizează prin oscilații continue.
De asemenea, în circuitul electric, atunci când fenomenul de rezonanță în aceasta, o sursă de curent doar consumă energia pentru a depăși rezistența circuitului activ, menținând astfel procesul de oscilație ea.
Astfel, putem concluziona că circuitul de curent alternativ constând dintr-un generator și un inductor conectat în serie și condensator, în anumite condiții XL = XC este transformata in sistem vibratorie. Acest circuit se numește circuit de oscilație.
Din ecuația XL = XC poate determina valoarea frecvenței oscilatorului la care se produce fenomenul de rezonanță de tensiune:
Valoarea capacității electrice și a circuitului inductanță în care are loc de rezonanță de tensiune:
Lrez = 1 /? 2C felie = 1 /? 2L
Astfel, schimbarea oricare dintre aceste trei variabile (Frez, L și C), poate provoca o tensiune de circuit de rezonanță, t. E. Un circuit de transformare a circuitului de oscilație.
EXEMPLU util tensiuni aplicație receptor Resonance circuitul de intrare este configurat condensator variabil (sau variometrului), astfel încât apare raspunsul la stres. Acest lucru este necesar pentru funcționarea să atingă normală a creșterii de înaltă tensiune receptor la bobina în raport cu tensiunea în circuitul creat de antenă.
Împreună cu efecte utile, folosind rezonanța de tensiune în inginerie electrică de multe ori există cazuri în care stresul de rezonanță dăunătoare. O creștere mare a tensiunii _ pe părți separate ale circuitului (pe bobina sau un condensator), în comparație cu tensiunea generatorului poate cauza deteriorarea pieselor individuale și instrumentație.
2 condiție de rezonanță pentru apariția tensiunilor în RLC secvențială - circuit este bobina reactanță egal și un condensator. Când valorile tensiunilor trifazate opuse în întreaga inductanță și capacitate sunt egale, astfel încât rezonanță în circuitul în cauză se numește tensiuni de rezonanță.
circuit secvențial Impedanță la rezonanță este egală cu valoarea minimă și rezistența activă.
Din formula legea lui Ohm implică faptul că curentul maxim din circuit și, având în vedere al rezistenței circuitului activ pur este în fază cu tensiunea aplicată:
Tensiunea induetanței și capacitate sunt egale și Q ori tensiunea aplicată:
Cantitatea Q se numește buclă Q și arată de câte ori tensiunea la elementul reactiv (capacitiv sau inductiv) depășește tensiunea pe circuitul de intrare într-un mod de rezonanță.
unde # 961; - val de rezistență (caracteristică) Circuit:
Frecvența unghiulară la care apare rezonanță se numește frecvența unghiulară de rezonanță:
O frecvență la care are loc rezonanță - frecvența de rezonanță, respectiv.
3 Figura 1. Vector diagrama.
Din tensiune triunghi rezistență poate fi obținută pentru circuitul triunghiul vizat prin împărțirea unui triunghi pe partea laterală a curentului integrat (și figura 2), din care rezultă că
Fig.2. rezistență Triunghiuri și capacitate.
Expresia obținută (2) indică faptul că unghiul de fază j între curentul I și tensiunea de alimentare U depinde de natura rezistențelor incluse în circuitul de curent alternativ.
Multiplicând rezistență laterală a triunghiului în piața I2 curent în circuit. obține o capacitate de triunghi (figura 2 b). Puterea activă circuit de curent alternativ
Din rezistențele și capacitățile de triunghiuri poate stabili relația dintre parametrii de circuit:
Aplicând legea lui Ohm, putem scrie formula de calcul a capacității:
S = I2Z = U2 / Z; P = I2R = U2 / R, (4)
Circuitul electric ramificat la egal reactanță inductivă și capacitivă (XL = XC) tensiune diferență de fază și a curentului de intrare a circuitului este zero, iar rezistența totală a circuitului
Această afecțiune este numită o rezonanță de tensiune.
Analiza expresiei arată că rezonanța de tensiune are o serie de factori importanți:
1. La rezonanță, circuitul de curent alternativ de tensiune impedanta presupune o valoare minimă și este egală cu rezistența activă.
2. Din aceasta rezultă că pentru valori mici ale curentului ohmice pot ajunge la valori ridicate.
3. Factorul de putere la rezonanță
Este nevoie de valoarea sa maximă, ceea ce corespunde unghiului j = 0. Aceasta înseamnă că vectorul I curent și vectorul de tensiune U aceeași direcție.
Puterea activă P = RI2 are cea mai mare valoare a puterii totale de S, în timp ce puterea reactivă Q lanț = I2X = I2 (XL-XC) este egal cu zero:
Când acest reactive componente reactive inductive și capacitive ale QL putere totală = QC = XLI2 = XCI2 teoretic poate dobândi, în funcție de valoarea curentă și reactanțele cantitate mai mare decât capacitatea totală S.
5. La rezonanță, tensiunile de tensiune pe capacitatea și inductanța sunt egale cu UC = UL = XCI = IXL și în funcție de curentul și Reactanta poate lua valori mari, de multe ori tensiunea de alimentare. În acest caz, tensiunea pe rezistența activă este egală cu tensiunea de alimentare, de exemplu, UR = U.
Voltajul de rezonanță instalațiile electrice industriale de evenimente nedorite și periculoase, deoarece aceasta poate provoca un accident din cauza supraîncălzirii inacceptabilă a elementelor individuale ale circuitului electric sau la defalcare izolația înfășurărilor mașini și aparate electrice, izolarea cablurilor și condensatoare cu supratensiune pe părți separate ale circuitului.
În același timp, tensiunea de rezonanță în circuitele de curent alternativ electrice sunt utilizate pe scară largă în inginerie electrică, electronică și diverse instrumente și dispozitive, bazat pe o tensiune de rezonanță.
6. Investigarea fenomenelor de rezonanță în dispozitive electrice care se realizează cu ajutorul curbelor de rezonanță se schimbe în curent, factorul de putere, tensiune de-a lungul bobinei, tensiunea pe banca condensator și circuitul de impedanță în funcție de condensatori. Dispozitivele electronice sunt construite ca curbe de rezonanță în funcție de bobina inductanță LK sau frecvența semnalului de intrare.
2. Atribuirea lucrărilor
1. Efectuarea de circuit de studiu experimental cu conexiune serie de inductor, condensator și rezistență.
Conform datelor experimentale pentru a calcula parametrii elementelor de circuit electric corespunzătoare (R, RK, LK, C, XL, XC).
3. Din datele obținute pentru a construi o diagramă vector pentru trei cazuri: XL> XC; XL = XC; XL 4. Fii scurt rezumat al lucrării. 5. răspunde la întrebări de auto-control. 3. Linii directoare pentru punerea în aplicare a muncii 1. Scrie raportul privind datele de laborator funcționează tehnice ale dispozitivelor și echipamentelor utilizate în realizarea lucrărilor. Se asamblează diagrama circuitului electric în conformitate cu figura 3.
Figura 3. Studiu de design.
3. Pentru a furniza două măsurare tensiuni voltmetru cu capetele libere 60 și 300 V.
Prin varierea capacitatea băncii de a face valorile de măsurare necesare (4. 5 încercări), rezultatele măsurătorilor pentru a înregistra la masa.
Circuit Investigarea cu o conexiune serie R, L, C.
5. Calcularea Z circuitului de impedanță și bobina ZL activă R, inductanță XL si XC rezistențele capacitiv, inductanța L și capacitatea C, căderea de tensiune pe inductanță și UL factorului de putere cosj prin formula:
6. circuitul de alimentare pentru a pune în aplicare o tensiune stabilizată sursă de alimentare a sinusoidale, plasat pe sursa de alimentare (Laboratorul autotransformator - LATR). Înainte de a porni, asigurați-vă că butonul de comandă a puterii se află în poziția cea mai din stânga. Modul de cercetare, tensiunea maximă la bornele de intrare să nu fie mai mare de 120 - 130 alineatul (limitarea curentului).
7. Pentru a obține rezultate fiabile este necesar pentru a selecta intervalul optim de măsurare al dispozitivului de înregistrare și de a nu face greșeli în determinarea prețului diviziunii dispozitivului.
4 Compoziția circuitelor de curent alternativ sunt elemente rezistive, inductoare, condensatoare și elementele conectate la cuplajul magnetic sau capacitiv cu alte circuite.
Elementele rezistive de energie electrică este preformat în alte forme de energie. Elementul rezistiv este caracterizat prin valoarea rezistenței și care nu are ^ inductanță și capacitate, influența pe care una, în unele cazuri, pot fi ignorate (de exemplu, la o frecvență joasă).
Elementul inductivitatea cu excepția inductanță are, de asemenea, o rezistență, care, de obicei, nu poate fi neglijat. Uneori este luată în considerare și impactul capacității.
Elementul capacitiv are unele pierderi de Ener-ologie, dar ele sunt relativ mici, și, prin urmare, acestea nu pot fi ignorate.
Procesele în circuitele de curent alternativ sunt diferite de procesele din DC, curenții și tensiunea-TION care sunt neschimbate. La curenții constante în circuitul nu sunt modificate, câmpuri electrice și magnetice asociate cu lanțul. În circuitele de curent alternativ cu modificările de pe-tensiuni și curenți în schimbare magnetic și electric
• câmpurile asociate cu lanțul. Când câmpurile magnetice apar și CEM autoindusă mutuală și debitului de încărcare și descărcare curenții cu schimbările în câmpuri electrice din lanț.
• circuite de curent alternativ constant ca tensiuni EMF direcție pozitivă ca condiționat de legare și curenți.
Variabilele sinusoidale pot descrie grafic folosind sinusoide sau vraschayuschih-, camping vectori. Raportul dintre cantitățile electrice individuale, exprimate grafic sub forma B-nusoid numită diagrama sinusoidală. In acest „caz este ordonata unui anumit scara sinusoidă ^ reprezintă valorile instantanee ale cantităților (curent, tensiune 5, electromotoare), iar abscisa - intervalele de timp ale“ .nachala referință.
Raportul dintre cantitățile electrice individuale (curent, tensiune, forță electromotoare) de o singură frecvență-zhennoe exprimată grafic sub formă de vectori, numită diagrama fazorilor.
„- Vector - un segment ce caracterizează valoarea numerică și direcția uneia sau alteia dintre valoarea măsurată. Lungimea vectorului pe scara exprimă • undă sinusoidală de amplitudine. Unghiul format de vectorul și direcția pozitivă a axei x la punctul de pornire este o fază inițială și frecvența vectorului de rotație este frecvența unghiulară. Vectori cantități similare sunt reprezentate în aceeași scală și poziția lor relativă nu este schimbat, deoarece acestea se rotesc cu aceeași viteză unghiulară.
Valorile instantanee ale sinus valoarea exprimată proiecții zhayutsya vectorului de rotație pe axa y. Sensul pozitiv de rotație a vectorilor acceptat direcția opusă deplasării Săgeți oră“
Fig. 19. Poziția înfășurărilor armături ale generatorului (A); sinusoidal Nye (B) și vectorul (c) electromotoare dia-grame în colaci / 2.
Diagrama Un vector reprezentat doar acele cantități electrice care au aceeași frecvență. Unul dintre vectorii din diagrama are un aleatoare, toți ceilalți vectori în raport cu acesta - la unghiuri determinate de diferența (schimbare) fazele.
Și diagrama sinusoidala CEM vector în Vit-tuple și / .2 generatorului de ancorare dispus (Figura 19a). Și având fazele inițiale respective \ |) i și $ 2, sunt prezentate în Fig. 19,6 în.