Prin rezonanță într-un circuit electric se înțelege o astfel de stare a acestuia când curentul și tensiunea coincid în fază, iar întregul lanț se comportă ca unul pur activ (Figura 1.18).
Fig. 1.18. Circuitul rezonant (a) și diagrama vectorială la rezonanță (b)
(din definiția rezonanței);
(condiție de rezonanță de stres);
;
;
Dacă asta. și anume tensiunea pe elementele reactive ale circuitului poate fi mai mare decât tensiunea aplicată întregului circuit.
,
.
și anume lanț de rețea reactivă ...
puterea nu consumă și nu o dă rețelei;
;
În momentul rezonanței, energia este schimbată între L și C. Puterea reactivă nu este consumată din rețea și nu este dată rețelei, prin urmare, lanțul se comportă ca una pur activă.
35. Rezonanța curenților apare în circuitele AC constând dintr-o sursă de oscilații și un circuit oscilator paralel. Rezonanța curentă este o creștere a curentului care curge prin elementele circuitului, în timp ce creșterea consumului de curent de la sursă nu se produce.
Figura 1 - circuit oscilator paralel
Pentru ca rezonanța curenților să apară, este necesar ca reactanța capacității și inductanței circuitului să fie egală. Și, de asemenea, frecvența oscilațiilor naturale ale circuitului a fost egală cu frecvența oscilațiilor sursei de curent.
În timpul declanșării curenților de rezonanță sau a așa-numitei rezonanțe paralele, tensiunea pe elementele circuitului rămâne neschimbată și egală cu tensiunea pe care o creează sursa. Deoarece este conectat în paralel cu circuitul. Consumul curent de la sursă va fi minim, deoarece rezistența circuitului la debutul rezonanței va crește brusc.
Figura 2 - dependența impedanței circuitului și a curentului de frecvența
Rezistența circuitului oscilant față de sursa oscilațiilor va avea o natură pur activă. Adică nu va exista o componentă capacitivă sau inductivă. Și nu va exista nici o schimbare de fază între curent și tensiune.
În același timp, curentul prin inductanță va rămâne în spatele tensiunii cu 90 de grade. Iar curentul din condensator va depăși tensiunea cu aceleași 90 de grade. Astfel, curenții în elementele reactive ale circuitului vor fi deplasate cu 180 de grade în fază unul față de celălalt.
Ca rezultat, se constată că curenții reactivi de o magnitudine suficient de mare curg într-un circuit oscilator paralel, dar utilizează un curent mic de la sursa de tensiune numai pentru a compensa pierderile din circuit. Aceste pierderi se datorează prezenței rezistenței active, concentrată în principal în inductanță.
Sursa cheltuie energie când este pornit, încărcând capacitatea. Mai mult, energia acumulată în câmpul electric al condensatorului este transformată în energia câmpului magnetic al inductorului. Inductanța readuce energia containerului, iar procesul se repetă. Sursa de tensiune trebuie doar să compenseze pierderea de energie în rezistența buclei active.
1. Metoda curenților de buclă este folosită în mod obișnuit, totuși, adăugăm tensiuni de inducție reciprocă (tip) la tensiunile de auto-inducție de pe bobine. Curenții de contur ar trebui, de preferință, să fie alesi astfel încât fiecare bobină să aibă propriul curent de contur.
Notă: Pentru un aranjament diferit de cleme cu același nume, trebuie să schimbați semnul peste tot înainte de M.
3. Utilizarea circuitelor echivalente cu transformatoare ideale în loc de transformatoare reale simplifică deseori calculul.
28 În ingineria electrică și electronică, dispozitivele care conțin bobine inductive conectate prin fluxuri magnetice comune sunt utilizate pe scară largă. Un exemplu de astfel de dispozitiv este un transformator, care servește la conversia nivelelor de tensiuni variabile și curenți și pentru a se potrivi cu rezistențele secțiunilor individuale ale circuitului.
Imaginea fizică a fost după cum urmează: curent alternativ. care curge prin rotirea bobinei (Figura 8.1, a) creează un flux magnetic alternativ. care se împerechează cu rotirea bobinei, provoacă apariția auto-inducției EMF eL. acționând în conformitate cu legea lui Lenz, schimbarea legăturii fluxului. care este
unde este inductanța numerică egală cu raportul dintre fluxul autoinducției și curentul care o provoacă.
Acum, luați în considerare fenomenul de inducție reciprocă, adică fenomenul de orientare EMF într-un circuit electric, cu o schimbare a legăturii fluxului cauzată de o schimbare a curentului într-un alt circuit electric. Pentru a analiza această imagine a câmpului magnetic bobinele cuplate inductiv (fig. 8.1, b).
Fig. 8.1 - Definirea circuitelor cuplate inductiv
Cuplarea fluxurilor magnetice ale bobinelor determină cuplarea lor inductivă. O cuplare reciprocă inductivă se manifestă prin introducerea EMF (numită EMF de inducție reciprocă) într-o singură bobină atunci când curentul se schimbă în altă bobină distanțată.
Lanțurile în care sunt induse EMF-urile de inducție reciprocă se numesc lanțuri cuplate inducție.
Luați în considerare un circuit format din două bobine inductive înfășurate pe un miez comun (Figura 8.2). Diagrama arată: L1. R1 și L2. R2 - inductanță și rezistență activă a primei și celei de-a doua bobine; M este inductanța reciprocă.
Figura 8.2. # 8209; Schema de substituție a două, cuplate inductiv,
Inductanța mutuală M depinde de inductanțele ambelor circuite și de aranjamentul lor reciproc, prin urmare, pentru o anumită orientare a contururilor chiar distanțate, inductanța reciprocă poate fi egală cu zero. Unitatea de măsură a inductanței reciproce și a inductanței este aceeași - Henry.
Fiecare dintre bobine este filetat de două fluxuri magnetice: un flux de autoinducție cauzat de propriul său curent și un flux de inducție reciprocă cauzat de curentul celeilalte bobine.
În conformitate cu principiul suprapunerii, prima bobină
Potokoskrepelenie al doilea colac
Valorile inductanței mutuale M în expresiile (8.1) și (8.2) sunt aceleași și nu pot depăși media geometrică a valorilor u: L1 și L2:
unde k este coeficientul de cuplare. care caracterizează cuplajul magnetic dintre bobine. Valoarea sa este egală cu raportul dintre inductanța reciprocă și valoarea geometrică medie a inductanțelor ambelor bobine:
În limita, atunci când fluxul magnetic al unei bobine pătrunde complet în rândul celuilalt, k = 1. În absența unei cuplări magnetice, k = 0.
Semnele termenilor din (8.1) și (8.2) depind de direcția reciprocă a fluxurilor magnetice ale bobinelor. La rândul său, direcția fluxului magnetic depinde atât de direcția curenților în bobine cât și de aranjamentul reciproc.
Dacă bobinele sunt conectate astfel încât fluxurile să fie adăugate, atunci o astfel de includere este numită o consoană. Dacă fluxurile magnetice sunt direcționate una către cealaltă, bobinele sunt activate în direcția opusă.
Când în funcție de direcția curenților în cele două unice decupata bornele aferente acestor inducție bobine, în raport cu care curenții în aceeași direcție, nazyvayutodnoimennymi. Clamele cu același nume sunt de obicei indicate prin puncte sau asteriscuri.
Din punct de vedere fizic, direcția fluxurilor magnetice în bobine este determinată de regula șurubului din dreapta. De exemplu, fluxurile FM1 și FM2 din Fig. 8.3, a sunt direcționate opuse pentru direcțiile date de curenți i 1 și i 2, bobinele sunt incluse pe tejghea. Cu toate acestea, dacă acești curenți au fost orientați în mod egal în ceea ce privește clemele, respectiv 1 și 4, atunci fluxurile ar fi direcționate în același mod. În consecință, aceste clipuri pot fi considerate cu același nume.
Figura 8.3 - Incluziunea bobinei
În Fig. 8.3, b este prezentat în Fig. o diagramă corespunzătoare figura 8.3, a, unde
Prezența unei cuplări inductive între bobine este arătată printr-un arc cu săgeți deasupra căruia se află simbolul "M", iar bornele cu același nume sunt marcate cu simboluri (*).
Determinăm tensiunea la bornele bobinelor cuplate inductiv pe baza celei de-a doua lege a lui Kirchhoff:
Principala formă de calcul a circuitelor sinusoidale de curent este metoda amplitudinilor complexe. Luați în considerare aplicarea acestei metode pentru a calcula circuitele cuplate inductiv. Lăsați circuitul din figura 8.1 să fie în mod oscilator armonic. Se scriu ecuațiile (8.3), (8.4) în forma complexă:
unde este complexul de rezistență a inducției reciproce; semnul plus (+ M) este plasat cu includerea consoană a bobinelor; semn minus (-M) - când sunt activate din nou.