Это явление можно наблюдать в индуктивных ёмкостных цепях. Резонанс широко используют в радиотехнике для наведения приёмника на определённую частоту.
У этого явления есть и отрицательная сторона – может повредить электрические приборы и кабели.
По сути, резонанс токов — это совмещение частоты разных систем. Давайте выясним, что это за явление, какова его значимость, в каких областях применяется.
Индуктивность, ёмкость и их реактивная сопротивляемость
Индуктивность – это свойство объекта копить энергию в намагниченном поле. Характеризуется тем, что фазный ток отстаёт от напряжения. Устройства индуктивности – это электрические моторы, трансформаторы.
Ёмкость – элементы, обладающие способностью копить энергию при помощи электрополя.
Характеризуются отставанием величины напряжения от величины тока. Это варикапы, различные конденсаторы. Это их главные свойства, детали в рамках данной статьи не учитываются.
Помимо названых элементов есть и другие, которые обладают определённой индуктивностью и ёмкостью.
Индуктивность и ёмкость в цепи тока переменной величины
Ёмкость в линии с током постоянной величины выглядит как разомкнутый отрезок цепи, индукция представлена проводником. При переменном токе реактивный резисторный аналог представлен катушками с устройствами конденсации.
Реактивная сопротивляемость зависима от значения ёмкости либо индуктивности, а также частоты тока с переменной величиной.
Глядя на расчёт реактивного значения, становится заметно, что имея определённые значения индуктивного либо ёмкостного элемента, разность их равняется нулю, и, как следствие, в остатке будет находиться активное сопротивление. У этой ситуации есть ещё некоторые нюансы.
Резонанс напряжения
Это явление возникнет, когда к генератору последовательно подключить катушку с конденсатором с одинаковыми реактивными сопротивлениями.
Обращаем ваше внимание, что ситуации, когда реактивными бывают только ёмкость и индуктивность, существуют только в идеале. А в реальности всегда есть сопротивление проводов, хотя и незначительное.
При резонансном эффекте конденсатор с дросселем обмениваются энергией. При запуске генератора, конденсатор начинает накапливать энергию, а затем, после выключения, в результате обмена начинают происходить колебания.
Схема, включающая в себя ёмкость и индуктивность, называется колебательным контуром.
Периодичность вычисляется формулой Томпсона:
Поскольку сопротивление зависимо от частоты, соответственно, при увеличении частоты сопротивляемость индуктивности возрастает, при этом у ёмкости, наоборот, снижается.
Общий показатель сопротивления будет ощутимо понижаться, когда сопротивления одинаковые.
К главным показателям контура относятся частота и передаточный коэффициент. Если разобрать контур с четырьмя полюсами, становится понятно, что передаточный коэффициент равен добротности (Q).
В резонансе, чем значительнейпоказатель добротности, тем значительней напряжение на контурных элементах по сравнению с напряжением на генераторе.
В контуре показатели мощности падают из-за сопротивления. Энергия поставщика используется лишь для поддержки колебаний.
Токовый резонанс
Это явление происходит при параллельном подключении ёмкости с индуктивностью.
Работает это по следующей схеме: ток большого значения проходит между катушкой и конденсаторным устройством, когда в части цепи без разветвления ток нулевой.
Это обуславливается возросшим сопротивлением при получении частоты резонанса. Проще говоря, в резонансной точке суммарное сопротивление достигает максимума. В результате роста или падения частоты одно сопротивление растёт, второе падает.
Обобщая, можно сказать, что всё происходит по аналогии с вышеупомянутым процессом, причины появления токового резонанса заключаются в следующем:
- Частотность питания равна резонансной частоте в контуре.
- Проводимость тока переменного значения одинаковы, что у ёмкости, что у индукции.
Практическое применение напряжения
Давайте разберём полезные и вредные свойства данного явления.
Несомненную пользу эффект резонанса напряжения принёс в радиоэлектронике. В цепи радиоприёмника вмонтирована катушка с конденсаторным устройством, соединённые с антенной.
Движением сердечника, меняя индукцию, либо ёмкостную величину с помощью конденсатора, подбирается частота резонанса. Вследствие этого напряжение катушки растёт, и радиоприёмник фиксирует определённую волну.
Но для кабелей такое явление довольно опасно, так как при подаче напряжения на кабель, не имеющий нагрузки, есть вероятность прострела изоляционной оболочки. Чтобы этого не произошло, подсоединяют балластную нагрузку.
Такая же ситуация ведёт к поломке частей электроники, приборов контроля и измерений и прочего электрического оборудования.
Итог
Резонансное явление напряжения – вещь достаточно интересная и заслуживает внимания. Резонанс возможен только в индуктивных ёмкостных цепях. В линиях, где активное сопротивление велико, это явление невозможно.
Подведём итог, коротко дав ответы по данной теме:
- Где возможно возникновение резонанса?
Ответ: в индуктивных ёмкостных схемах.
- При каких условиях?
Ответ: реактивные сопротивления должны быть равны.
- Как ликвидировать резонанс?
Ответ: Поменять частоту, добавить активное сопротивление.
Надеемся, теперь вам понятно, что это за явление, условия для его появления и практическое использование.
