Akım ve gerilimlerin rezonansı nedir
Endüktans reaktansı ve kapasitans
Endüktans, vücudun manyetik bir alanda enerji biriktirme yeteneğidir. Fazdaki voltajdan bir akım gecikmesi ile karakterizedir. Tipik endüktif elemanlar bobinler, bobinler, transformatörler, elektrik motorlarıdır.
Kapasite, bir elektrik alanından enerji depolayan elemanları ifade eder. Kapasitif elemanlar, akımdan gelen voltajın bir faz gecikmesi ile karakterize edilir. Kapasitif elemanlar: kapasitörler, değişkenler.
Temel özellikleri verilir, bu makaledeki nüanslar dikkate alınmaz.
Listelenen elemanlara ek olarak, diğerleri de, örneğin uzunluğu boyunca dağıtılan elektrik kablolarında belirli bir endüktans ve kapasitansa sahiptir.
Alternatif akım devresinde kapasitans ve endüktans
Doğru akım devrelerinde genel anlamda kapasitans devrenin kırık bir parçasıysa ve endüktans bir iletkendir, o zaman alternatif kapasitörler ve bobinlerde bir direncin reaktif bir analogudur.
İndüktörün reaktansı aşağıdaki formülle belirlenir:
Vektör diyagramı:
Kondansatör reaktansı:
Burada w açısal frekanstır, f sinüzoidal akım devresindeki frekanstır, L endüktanstır, C kapasitanstır.
Vektör diyagramı:
Seri olarak bağlanmış reaktif elementlerin hesaplanmasında formülün kullanıldığını belirtmek gerekir:
Kapasitif bileşenin eksi işareti ile alındığını lütfen unutmayın. Devrede aktif bileşen (direnç) de varsa, Pisagor teoreminin formülüne göre ekleyin (vektör diyagramına göre):
Reaktans neye bağlıdır? Reaktif özellikler kapasitansa veya endüktansa ve ayrıca alternatif akımın frekansına bağlıdır.
Reaktif bileşenin formülüne bakarsanız, kapasitif veya endüktif bileşenin belirli değerleri için farklarının sıfır olacağını, o zaman sadece direncin devrede kalacağını görebilirsiniz. Ancak bunlar böyle bir durumun tüm özellikleri değildir.
Gerilim rezonansı
Bir kapasitör ve bir indüktör bir jeneratöre seri olarak bağlanırsa, reaktanslarının eşit olması koşuluyla bir voltaj rezonansı meydana gelir. Bu durumda, aktif kısım Z mümkün olduğunca küçük olmalıdır.
Endüktans ve kapasitansın sadece idealize örneklerde sadece reaktif niteliklere sahip olduğunu belirtmek gerekir. Gerçek devrelerde ve elemanlarda, çok küçük olmasına rağmen, iletkenlerin aktif direnci her zaman mevcuttur.
Rezonansta, indüktör ve kondansatör arasında bir enerji değişimi meydana gelir. İdeal örneklerde, bir enerji kaynağının (jeneratörün) ilk bağlantısı sırasında, kapasitörde (veya indüktörde) enerji birikir ve kapatıldıktan sonra, bu değişim nedeniyle sönümsüz salınımlar meydana gelir.
Endüktanslar ve kapasitelerdeki voltajlar yaklaşık olarak aynıdır, Ohm yasası:
U = I / X
Burada X, sırasıyla Xc kapasitif veya XL endüktansıdır.
Endüktans ve kapasitanstan oluşan bir devreye salınım devresi denir. Sıklığı aşağıdaki formülle hesaplanır:
Salınım süresi Thompson formülü ile belirlenir:
Reaktans frekansa bağlı olduğundan, endüktans direnci artan frekansla artar ve kapasitansta azalır. Dirençler eşit olduğunda, toplam direnç büyük ölçüde azalır, bu da grafiğe yansıtılır:
Devrenin ana özellikleri kalite faktörü (Q) ve frekanstır. Devreyi dört terminal olarak düşünürsek, basit hesaplamalardan sonra iletim katsayısı kalite faktörüne düşürülür:
K = q
Devrenin terminallerindeki voltaj, devrenin transfer katsayısına (kalite faktörü) orantılı olarak artar.
İngiltere = Uin * Q
Voltaj rezonansı ile kalite faktörü yükseldikçe, devre elemanlarındaki voltaj bağlı jeneratörün voltajını aşacaktır. Voltaj onlarca veya yüzlerce kez artabilir. Bu grafikte gösterilmiştir:
Devredeki güç kayıpları sadece aktif direncin varlığından kaynaklanır. Güç kaynağından gelen enerji sadece dalgalanmaları korumak için alınır.
Güç faktörü aşağıdakilere eşit olacaktır:
cosФ = 1
Bu formül aktif güç nedeniyle kayıpların meydana geldiğini göstermektedir:
S = P / Cosph
Rezonans akımları
Akım rezonansı, endüktans ve kapasitansın paralel bağlandığı devrelerde gözlenir.
Bu fenomen, devrenin dallanmamış kısmında sıfır akımda kondansatör ve bobin arasındaki büyük akımların akışından oluşur. Bunun nedeni, rezonans frekansına ulaşıldığında, toplam direnç Z'nin artmasıdır. Ya da basit bir ifadeyle, kulağa böyle geliyor - rezonans noktasında, Z direncinin maksimum toplam değerine ulaşılır, bundan sonra dirençlerden biri artar ve diğeri frekansın artmasına veya azalmasına bağlı olarak azalır. Bu grafiksel olarak görüntülenir:
Genel olarak, her şey önceki fenomene benzer, mevcut rezonansın ortaya çıkması için koşullar aşağıdaki gibidir:
- Güç frekansı devredeki rezonansa benzer.
- Alternatif akım için endüktans ve kapasitansın iletkenlikleri BL = Bc, B = 1 / X'e eşittir.
Pratik uygulama
Rezonans akımlarının ve gerilimlerinin faydalarını ve zararlarını düşünün. Radyo iletim ekipmanında getirilen rezonans fenomeninin en büyük yararı. Basit bir deyişle, alıcı devresinde antene bağlı bir bobin ve bir kapasitör bulunur. Endüktansı (örneğin, çekirdeği hareket ettirerek) veya kapasitans değerini (örneğin, bir hava değişken kapasitör) değiştirerek rezonans frekansını ayarlarsınız. Sonuç olarak, bobin üzerindeki voltaj yükselir ve alıcı belirli bir radyo dalgasını yakalar.
Bu fenomenler elektrik mühendisliğinde, örneğin kablo hatlarında zararlı olabilir. Boş modda uzun bir hatta gerilim uygulanırsa (yük, güç kaynağının karşısındaki kablonun ucuna bağlı olmadığında) bir kablo, uzunluk boyunca dağıtılan bir endüktans ve kapasitanstır. Bu nedenle, bundan kaçınmak için bir yük balastı bağlanmış bir yalıtım arızası meydana gelmesi tehlikesi vardır.Ayrıca, benzer bir durum elektronik bileşenlerin, ölçüm cihazlarının ve diğer elektrikli ekipmanların arızalanmasına neden olabilir - bunlar bu fenomenin tehlikeli sonuçlarıdır.
Sonuç
Gerilim ve akımların rezonansı farkında olmak ilginç bir fenomendir. Sadece endüktif kapasitif devrelerde görülür. Büyük aktif dirençli devrelerde meydana gelemez. Özetlemek gerekirse, bu konuyla ilgili ana soruları kısaca cevaplayın:
- Rezonans fenomeni nerede ve hangi zincirlerde görülür?
Endüktif kapasitif devrelerde.
- Akım ve gerilimlerin rezonansının ortaya çıkması için koşullar nelerdir?
Eşit reaktans koşulu altında ortaya çıkar. Devrenin minimum aktif direnci olmalıdır ve güç kaynağının frekansı devrenin rezonans frekansıyla çakışır.
- Rezonans frekansı nasıl bulunur?
Her iki durumda da, aşağıdaki formüle göre:w = (1 / LC) ^ (1/2)
- Bu fenomen nasıl ortadan kaldırılır?
Devredeki direnci artırarak veya frekansı değiştirerek.
Artık akımların ve gerilimlerin rezonansının ne olduğunu, ortaya çıkmasının ve pratik uygulamaların koşullarının neler olduğunu biliyorsunuz. Malzemeyi birleştirmek için konuyla ilgili faydalı bir video izlemenizi öneririz:
İlgili malzemeler:
Yükleniyor...
