Aktuell resonans

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 18 december 2019; kontroller kräver 8 redigeringar .

Strömresonans (parallell resonans) - resonans som uppstår i en parallell oscillerande krets när den är ansluten till en spänningskälla vars frekvens sammanfaller med kretsens resonansfrekvens .

Beskrivning av fenomenet

Det finns en parallelloscillerande krets som består av ett motstånd R, en induktor L och en kondensator C. Kretsen är ansluten till en växelspänningskälla med en frekvens . Kretsens resonansfrekvens . $\omega$ ${\displaystyle \omega _{p}={\frac {1}{\sqrt {LC))))$

Med hjälp av metoden för komplexa amplituder bestämmer vi strömmen i kretsen

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

var är det komplexa motståndet för parallellkretsen, är fasförskjutningen mellan ström och spänning. $Z={\frac {\left(\omega L\right)^{2}Rj\omega LR^{2}\left(\omega ^{2}LC-1\right)}{\left( \omega L\right)^{2}+R^{2}\left(\omega ^{2}LC-1\right)^{2}}}$ $\phi =\arctan \left(-{\frac {R\left(\omega ^{2}LC-1\right)}{\omega L))\right)$

Dessutom är den totala slingströmmen summan av strömmarna som flyter genom kondensatorn och induktorn

{\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}}+\left({\frac {-j{\dot {U}}}{\omega L}}\right)+{\dot {U}}j\omega C.

Som kan ses från det sista uttrycket, strömmarna och flödet i motfas (en har en multiplikator och den andra har en multiplikator ). ${\displaystyle {\dot {I_{L)))))$ ${\displaystyle {\dot {I_{C))))$ $-j$ $j$

Vid resonansfrekvensen kommer amplituden av strömmen i kretsen att anta värdet . ${\displaystyle \omega =\omega _{p}={\frac {1}{\sqrt {LC))))$ $I_{p}={\frac {U}{R}}=I_{R}$

Amplituden för strömmarna genom induktorn och kondensatorn , proportionell mot spänningen, vid resonansfrekvensen har värdena $L$ $C$ ${\displaystyle \omega =\omega _{\rho ))$

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 }} ,

där är kretsens karakteristiska (våg)resistans och är lika med . $\rho$ ${\displaystyle \rho =\omega _{p}L={\frac {1}{\omega _{p}C))={\sqrt {\frac {L}{C))))$

Därför, vid resonansfrekvensen, överstiger strömmarna som flyter i de reaktiva elementen den totala strömmen med en faktor på. Det är här namnet "strömresonans" eller "parallell resonans" kommer ifrån. ${\frac {R}{\rho ))$

Serieparallell resonans

Förutom parallell- och serieresonans finns det också en kombinerad, eller snarare en parallell-serie. I den enklaste versionen är det två spolar med samma induktans kopplade i serie. En oscillerande krets är implementerad på en av spolarna. I detta fall är effekten av parallell resonans till hälften manifesterad och hälften av effekten av serieresonans. Därför finns det en partiell ökning av spänningen. Denna metod är lämplig att använda i de fall där generatorn inte kan producera den önskade spänningen eller spänningen i nätet sjunker. Men denna metod tillämpas endast på de konsumenter vars belastning är konstant, för om belastningen ändras, kommer resonansen att gå vilse. Inte några transformatorer är lämpliga för en sådan krets, utan bara de där lindningarna inte överlappar och är placerade på olika kärnor mitt emot varandra på kärnan. Om sekundärlindningen är lindad över den primära, fungerar inte parallellresonans på en sådan transformator. Dessutom finns det mer komplexa serieparallella resonanskretsar som använder halvledare som transistorer. [ett]

Frekvensmodulerad omvandlare med serieparallell resonans . findpatent.ru . Tillträdesdatum: 30 augusti 2017. (obestämd)

Anteckningar

En oscillerande krets som arbetar i strömresonansläget är inte en effektförstärkare. Det är en strömförstärkare.

Stora strömmar som cirkulerar i kretsen uppstår på grund av en kraftig strömpuls från generatorn i ögonblicket för påslagning, när kondensatorn laddas. Med ett betydande kraftuttag från kretsen "förbrukas dessa strömmar", och generatorn måste återigen ge en betydande laddningsström. Därför måste motståndet inne i slingan hållas till ett minimum för att minska förlusterna.

Om generatorn är svag kan en stor laddningsström i det ögonblick den slås på till oscillationskretsen bränna den. Du kan komma ur situationen genom att gradvis öka spänningen vid generatorterminalerna (gradvis "svänga" kretsen).

En oscillerande krets med låg kvalitetsfaktor och en spole med liten induktans är för dåligt "pumpad" med energi (lagrar lite energi), vilket minskar systemets effektivitet. Dessutom har en spole med en liten induktans och vid låga frekvenser ett litet induktivt motstånd, vilket kan leda till en "kortslutning" av generatorn i spolen och inaktivera generatorn.

Kvalitetsfaktorn för en oscillerande krets är proportionell mot L/C, en oscillerande krets med låg kvalitetsfaktor "lagrar" inte energi bra. För att öka kvalitetsfaktorn för den oscillerande kretsen används flera sätt:

Öka driftfrekvensen;
Om möjligt, öka L och minska C. Om det inte är möjligt att öka L genom att öka spolens varv eller öka längden på tråden, använd ferromagnetiska kärnor eller ferromagnetiska insatser i spolen; spolen klistras över med plattor av ferromagnetiskt material osv.

Vid beräkning av en oscillerande krets med en liten induktans är det nödvändigt att ta hänsyn till induktansen hos anslutningsstängerna (från spolen till kondensatorn) och anslutningstrådarna i kondensatorbanken. Anslutningsstängernas induktans kan vara mycket större än spolens induktans och reducera den oscillerande kretsens frekvens allvarligt.

När man realiserar resonansen av strömmar på transformatorer måste de primära och sekundära lindningarna vara placerade på olika kärnor på magnetkretsen, annars kommer elektromagnetisk störning från sekundärlindningen att störa resonansen. Därför är transformatorer med en U-formad eller W-formad kärna lämpliga. Annars är lindningarna noggrant avskärmade från varandra med folie.

Applikation

En högkvalitativ oscillerande krets ger ett betydande motstånd mot en ström av en viss frekvens f. Som ett resultat används fenomenet strömresonans i bandstoppfilter .
Eftersom det finns ett betydande motstånd mot strömmen med en frekvens f, kommer spänningsfallet över kretsen vid en frekvens f att vara maximalt. Denna egenskap hos kretsen kallas selektivitet, den används i radiomottagare för att isolera signalen från en viss radiostation.
En oscillerande krets som arbetar i strömresonansläget är en av huvudkomponenterna i elektroniska generatorer .
Den oscillerande kretsen används för att minska belastningen på generatorerna. För att göra detta görs en oscillerande krets vid den mottagande transformatorn baserat på primärlindningen. Men transformatorn är endast lämplig för en där lindningarna inte överlappar varandra och är placerade på olika platser på magnetkretsen. Om en kondensator med en viss kapacitet kopplas parallellt med en enfasig asynkronmotor för att uppnå resonans, kommer detta att minska belastningen på generatorn. Industriella induktionspannor använder en oscillerande krets för bättre effektivitet. I detta fall måste det finnas en viss frånkoppling mellan konsumenten och generatorn i form av en ingångsresistans eller i form av en isoleringstransformator.

Se även

Stressresonans

Oscillerande krets

Anteckningar

↑ Frekvensmodulerad omvandlare med serieparallell resonans . Hämtad 30 augusti 2017. Arkiverad från originalet 31 augusti 2017. (obestämd)

Litteratur

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

Länkar

Aktuell resonans

Kretsar. A/C-kretsar. Parallell resonans

Frekvensmodulerad seriell-till-parallell resonansomvandlare