Nuværende resonans

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 18. december 2019; checks kræver 8 redigeringer .

Strømresonans (parallel resonans) - resonans , der forekommer i et parallelt oscillerende kredsløb, når det er forbundet til en spændingskilde, hvis frekvens falder sammen med kredsløbets resonansfrekvens .

Beskrivelse af fænomenet

Der er et parallelt oscillerende kredsløb bestående af en modstand R, en induktor L og en kondensator C. Kredsløbet er forbundet med en vekselspændingskilde med en frekvens . Kredsløbets resonansfrekvens . $\omega$ ${\displaystyle \omega _{p}={\frac {1}{\sqrt {LC))))$

Ved hjælp af metoden med komplekse amplituder bestemmer vi strømmen i kredsløbet

{\textstyle {\dot {I}}={\frac {\dot {U}}{Z}}={\frac {\dot {U}}{1/\venstre[{\frac {1}{R ))+{\frac {1}{j\omega L}}+j\omega C\right]}}=\venstre\vert {\frac {\dot {U}}{Z}}\right\vert e ^{-j\phi },}

hvor er den komplekse modstand af parallelkredsløbet, er faseforskydningen mellem strøm og spænding. $Z={\frac {\left(\omega L\right)^{2}Rj\omega LR^{2}\left(\omega ^{2}LC-1\right)}{\left( \omega L\right)^{2}+R^{2}\left(\omega ^{2}LC-1\right)^{2}}}$ $\phi =\arctan \left(-{\frac {R\left(\omega ^{2}LC-1\right)}{\omega L))\right)$

Den samlede sløjfestrøm er også summen af de strømme, der strømmer gennem kondensatoren og induktoren

{\dot {I}}={\dot {I_{R}}}+{\dot {I_{L}}}+{\dot {I_{C}}}={\frac {\dot {U}}{R}}+{\frac {\dot {U}}{j\omega L}}+j\omega C{\dot {U}}={\frac {\dot {U}}{ R}}+\venstre({\frac {-j{\dot {U}}}{\omega L}}\right)+{\dot {U}}j\omega C.

Som det kan ses af det sidste udtryk, er strømmene og flowet i modfase (den ene har en multiplikator , og den anden har en multiplikator ). ${\displaystyle {\dot {I_{L))))$ ${\displaystyle {\dot {I_{C))))$ $-j$ $j$

Ved resonansfrekvensen vil amplituden af strømmen i kredsløbet antage værdien . ${\displaystyle \omega =\omega _{p}={\frac {1}{\sqrt {LC))))$ $I_{p}={\frac {U}{R}}=I_{R}$

Amplituderne af strømmene gennem induktoren og kondensatoren , proportional med spændingen, ved resonansfrekvensen har værdierne $L$ $C$ ${\displaystyle \omega =\omega _{\rho ))$

I_{Lp}={\frac {U}{\omega _{p}L}}=U{\sqrt {\frac {C}{L}}}={\frac {U}{\rho }},

I_{Cp}=U\left(\omega _{p}C\right)=U{\sqrt {\frac {C}{L}}}={\frac {U}{\rho }} ,

hvor er den karakteristiske (bølge) modstand af kredsløbet og er lig med . $\rho$ ${\displaystyle \rho =\omega _{p}L={\frac {1}{\omega _{p}C))={\sqrt {\frac {L}{C))))$

Derfor overstiger strømmene, der flyder i de reaktive elementer ved resonansfrekvensen, den samlede strøm med en faktor på. Det er her navnet "aktuel resonans" eller "parallel resonans" kommer fra. ${\frac {R}{\rho ))$

Serie-parallel resonans

Ud over parallel- og serieresonans er der også en kombineret, eller rettere sagt en parallel-serie. I den simpleste version er der tale om to spoler med samme induktans forbundet i serie. Et oscillerende kredsløb er implementeret på en af spolerne. I dette tilfælde er effekten af parallel resonans halvt manifesteret og halvdelen effekten af serieresonans. Derfor er der en delvis stigning i spændingen. Denne metode er passende at bruge i tilfælde, hvor generatoren ikke kan producere den ønskede spænding eller spændingen i netværket falder. Men denne metode anvendes kun på de forbrugere, hvis belastning er konstant, for hvis belastningen ændres, vil resonansen gå på afveje. Ikke nogen transformatorer er egnede til et sådant kredsløb, men kun dem, hvor viklingerne ikke overlapper og er placeret på forskellige kerner modsat hinanden på kernen. Hvis sekundærviklingen er viklet over den primære, virker parallel resonans ikke på en sådan transformer. Derudover er der mere komplekse serie-parallelle resonanskredsløb, der bruger halvledere såsom transistorer. [en]

Frekvensmoduleret konverter med serie-parallel resonans . findpatent.ru . Dato for adgang: 30. august 2017. (ubestemt)

Noter

Et oscillerende kredsløb, der fungerer i den aktuelle resonanstilstand, er ikke en effektforstærker. Det er en strømforstærker.

Store strømme, der cirkulerer i kredsløbet, opstår på grund af en kraftig strømimpuls fra generatoren i det øjeblik, den tændes, når kondensatoren oplades. Ved et betydeligt kraftudtag fra kredsløbet "forbruges" disse strømme, og generatoren skal igen give en betydelig ladestrøm. Derfor skal modstanden inde i løkken holdes på et minimum for at reducere tab.

Hvis generatoren er svag, kan en stor opladningsstrøm i det øjeblik, den tændes, til oscillerende kredsløb brænde den. Du kan komme ud af situationen ved gradvist at øge spændingen ved generatorens terminaler (gradvis "sving" kredsløbet).

Et oscillerende kredsløb med en lav kvalitetsfaktor og en spole med en lille induktans er for dårligt "pumpet" med energi (lagrer lidt energi), hvilket reducerer systemets effektivitet. Også en spole med en lille induktans og ved lave frekvenser har en lille induktiv modstand, som kan føre til en "kortslutning" af generatoren i spolen, og deaktivere generatoren.

Kvalitetsfaktoren for et oscillerende kredsløb er proportional med L/C, et oscillerende kredsløb med en lav kvalitetsfaktor "lagrer" ikke energi godt. For at øge kvalitetsfaktoren af det oscillerende kredsløb bruges flere måder:

Forøgelse af driftsfrekvensen;
Hvis det er muligt, øges L og reduceres C. Hvis det ikke er muligt at øge L ved at øge spolens vindinger eller øge ledningens længde, skal du bruge ferromagnetiske kerner eller ferromagnetiske indsatser i spolen; spolen klistres over med plader af ferromagnetisk materiale mv.

Ved beregning af et oscillerende kredsløb med en lille induktans er det nødvendigt at tage højde for induktansen af forbindelsesstængerne (fra spolen til kondensatoren) og kondensatorbankens forbindelsesledninger. Induktansen af forbindelsesstængerne kan være meget større end spolens induktans og reducere frekvensen af det oscillerende kredsløb alvorligt.

Når man realiserer resonansen af strømme på transformere, skal de primære og sekundære viklinger være placeret på forskellige kerner på det magnetiske kredsløb, ellers vil elektromagnetisk interferens fra sekundærviklingen forstyrre resonansen. Derfor er transformatorer med en U- eller W-formet kerne velegnede. Ellers er viklingerne omhyggeligt afskærmet fra hinanden med folie.

Ansøgning

Et højkvalitets oscillerende kredsløb giver en betydelig modstand mod en strøm af en bestemt frekvens f. Som et resultat bruges fænomenet strømresonans i båndstopfiltre .
Da der er en betydelig modstand mod strømmen med en frekvens f, vil spændingsfaldet over kredsløbet ved en frekvens f være maksimalt. Denne egenskab ved kredsløbet kaldes selektivitet, den bruges i radiomodtagere til at isolere signalet fra en bestemt radiostation.
Et oscillerende kredsløb, der fungerer i den aktuelle resonanstilstand, er en af hovedkomponenterne i elektroniske generatorer .
Oscillatorkredsløbet bruges til at reducere belastningen på generatorerne. For at gøre dette laves et oscillerende kredsløb ved den modtagende transformator baseret på primærviklingen. Men transformatoren er kun egnet til en, hvor viklingerne ikke overlapper hinanden og er placeret forskellige steder på det magnetiske kredsløb. Hvis en kondensator med en vis kapacitet er forbundet parallelt med en enfaset asynkronmotor for at opnå resonans, vil dette reducere belastningen på generatoren. Industrielle induktionskedler bruger et oscillerende kredsløb for bedre effektivitet. I dette tilfælde skal der være en vis afkobling mellem forbrugeren og generatoren i form af en indgangsmodstand eller i form af en isolationstransformator.

Se også

Stress resonans

Oscillerende kredsløb

Noter

↑ Frekvensmoduleret konverter med serie-parallel resonans . Hentet 30. august 2017. Arkiveret fra originalen 31. august 2017. (ubestemt)

Litteratur

Vlasov VF Kursus i radioteknik. M.: Gosenergoizdat, 1962. S. 928.
Izyumov N. M., Linde D. P. Fundamentals of radio engineering. M.: Gosenergoizdat, 1959. S. 512.

Links

Nuværende resonans

Kredsløb. A/C kredsløb. Parallel resonans

Frekvensmoduleret seriel-til-parallel resonanskonverter