Шта је резонанца струје и напона
Реактивност и капацитивност индуктивности
Индуктивност је способност тела да акумулира енергију у магнетном пољу. Карактерише га заостајање струје од напона у фази. Типични индуктивни елементи су пригушнице, завојнице, трансформатори, електрични мотори.
Капацитет се односи на елементе који складиште енергију кроз електрично поље. Капацитивни елементи карактеришу фазни застој напона од струје. Капацитивни елементи: кондензатори, варицапс.
Дате су њихове основне особине, нијансе у овом чланку нису узете у обзир.
Поред набројаних елемената, други имају одређену индуктивност и капацитет, на пример, у електричним кабловима који су распоређени по његовој дужини.
Капацитет и индуктивност у кругу променљиве струје
Ако је у једносмерним круговима кондензант у општем смислу сломљен део склопа, а индуктивност је проводник, онда су у наизменичним кондензаторима и намотајима реактивни аналог отпорника.
Реактанција индуктора одређена је формулом:
Векторски дијаграм:
Реактанција кондензатора:
Овде в је угаона фреквенција, ф је фреквенција у кругу синусоидне струје, Л је индуктивност, Ц је капацитивност.
Векторски дијаграм:
Вриједно је напоменути да се у прорачуну реактивних елемената спојених у серију користи формула:
Имајте на уму да је капацитивна компонента узета са знаком минус. Ако је активна компонента (отпорник) такође присутна у кругу, додајте према формули питагорејске теореме (на основу векторског дијаграма):
Од чега зависи реактанција? Реактивне карактеристике зависе од капацитивности или индуктивности, као и од фреквенције наизменичне струје.
Ако погледате формулу реактивне компоненте, можете видети да ће за одређене вредности капацитивне или индуктивне компоненте њихова разлика бити једнака нули, тада ће у кругу остати само активни отпор. Али то нису све карактеристике такве ситуације.
Напон резонанца
Ако су кондензатор и индуктор повезани серијски са генератором, тада ће, под условом да је њихова реактанција једнака, доћи до напонске резонанције. У овом случају, активни део З треба да буде што је могуће мањи.
Вреди напоменути да индуктивност и капацитивност имају само реактивне квалитете само у идеализованим примерима. У стварним круговима и елементима увек је присутан активни отпор проводника, мада је изузетно мали.
У резонанци долази до размене енергије између индуктора и кондензатора. У идеалним примерима, током почетног повезивања извора енергије (генератора), енергија се акумулира у кондензатору (или индуктору), а након што је искључен, настају несметане осцилације услед ове размене.
Напон на индукторима и капацитетима је приближно исти, према Охмов закон:
У = И / Кс
Где је Ксц капацитивна или КСЛ индуктивност, респективно.
Круг који се састоји од индуктивности и капацитивности назива се осцилаторним кругом. Његова фреквенција се израчунава по формули:
Период осцилације је одређен Тхомпсоновом формулом:
Пошто реактанција зависи од фреквенције, отпор индуктивности расте са повећањем фреквенције и опада при капацитивности. Када су отпори једнаки, укупни отпор се увелико смањује, што се одражава на графу:
Главне карактеристике круга су фактор квалитета (К) и фреквенција. Ако струјни круг сматрамо четверокутним, тада се његов коефицијент преноса након једноставних израчуна своди на фактор квалитета:
К = к
А напон на терминалима кола повећава се сразмерно коефицијенту преноса (фактор квалитета) круга.
УК = Уин * К
Са напонском резонанцом, што је већи фактор квалитета, то ће већи напон на елементима кола бити већи од напона прикљученог генератора. Напон се може повећати на десетине или стотине пута. Ово је приказано на графу:
Губици снаге у кругу настају само због активног отпора. Енергија из извора енергије узима се само за одржавање колебања.
Фактор снаге биће једнак:
цосФ = 1
Ова формула показује да губици настају због активне снаге:
С = П / Цоспх
Ресонанчне струје
Тренутна резонанца је примећена у круговима где су индуктивност и капацитет повезани паралелно.
Феномен се састоји у протоку великих струја између кондензатора и завојнице, на нултој струји у неразгранатом делу круга. То је зато што када се достигне резонантна фреквенција, укупни отпор З расте. Или, једноставним речима, звучи овако - у резонантној тачки достиже се максимална укупна вредност отпора З, након чега се један од отпора повећава, а други смањује, у зависности да ли се фреквенција повећава или смањује. Ово је графички приказано:
Генерално, све је слично претходном феномену, услови за појаву тренутне резонанције су следећи:
- Фреквенција напајања је слична резонантној у кругу.
- Проводност индуктивности и капацитивности за наизменичну струју једнака је БЛ = Бц, Б = 1 / Кс.
Практична примена
Размотрите предности и штете резонантних струја и напона. Највећу корист феномен резонанције донио је радио-предајна опрема. Једноставним речима, круг пријемника има завојницу и кондензатор спојен на антену. Променом индуктивности (на пример, померањем језгре) или вредности капацитивности (на пример, кондензатор са променљивим ваздухом) подешавате резонантну фреквенцију. Као резултат тога, напон на завојници расте и пријемник хвата одређени радио талас.
Ове појаве могу бити штетне у електротехници, на пример, на кабловским водовима. Кабл је индуктивност и капацитивност распоређени дуж дужине ако се напон примењује на дугу линију у празном ходу (када оптерећење није повезано на крај кабла насупрот извору напајања). Због тога постоји опасност да дође до пуцања изолације да би се то избегло, прикључује се баласт за оптерећење.Такође, слична ситуација може довести до квара електронских компоненти, мерних инструмената и друге електричне опреме - то су опасне последице ове појаве.
Закључак
Резонанца напона и струје је занимљив феномен који треба бити свестан. Примећује се само у индуктивно-капацитивним круговима. У круговима са великим активним отпором, то се не може појавити. Укратко, укратко одговарање на главна питања о овој теми:
- Где и у којим ланцима је резонантна појава?
У индуктивним капацитивним круговима.
- Који су услови за појаву резонанције струја и напона?
Јавља се под условом једнаке реактанције. Круг мора имати минимални активни отпор, а фреквенција напајања мора одговарати резонантној фреквенцији круга.
- Како пронаћи резонантну фреквенцију?
У оба случаја, формулом:в = (1 / ЛЦ) ^ (1/2)
- Како елиминисати појаву?
Повећањем отпора у кругу или променом фреквенције.
Сада знате шта је резонанца струје и напона, који су услови за њену појаву и практичне примене. Да бисте консолидовали материјал, препоручујемо вам да погледате користан видео на тему:
Сродни материјали:
Учитавање ...
