Voolude resonants
Kondensaatori ja induktiivpooli paralleelühendus vahelduvvooluahelas
Mõelge ahela nähtustele vahelduvvoolumis sisaldab paralleelselt ühendatud generaatorit, kondensaatorit ja induktiivpooli. Oletame, et vooluahelal puudub aktiivne takistus.
Ilmselgelt on sellises vooluringis nii mähise kui ka kondensaatori pinge igal ajal võrdne generaatori poolt arendatava pingega.
Ahela koguvool koosneb selle harude vooludest. Induktiivse haru vool jääb faasipingest maha veerandi perioodi võrra ja mahtuvusliku haru vool juhib seda sama perioodi veerandi võrra. Seetõttu osutuvad filiaalide voolud igal ajahetkel üksteise suhtes poole perioodi võrra faasinihkeks, see tähendab, et nad on antifaasis. Seega on harude voolud igal ajal suunatud üksteise poole ja vooluahela hargnemata osas on koguvool võrdne nende erinevusega.
See annab meile õiguse kirjutada võrdus I = IL -integraallülitus
kus ma - vooluahela koguvoolu efektiivne väärtus, I L ja integraallülitus - harude voolude efektiivsed väärtused.
Kasutades Ohmi seadust harude voolu efektiivsete väärtuste määramiseks, saame:
Il = U / XL ja Az° C = U / XC
Kui ahelas domineerib induktiivne takistus, st. XL Rohkem ▼ XC, vool mähises on väiksem kui kondensaatori vool; seetõttu on vooluring vooluahela hargnemata osas mahtuvuslik ja generaatori vooluahel tervikuna on mahtuvuslik. Ja vastupidi, kui XC on suurem kui XL, on kondensaatori vool väiksem kui mähise vool; seetõttu on vooluring vooluahela hargnemata osas induktiivne ja generaatori vooluahel tervikuna on induktiivne.
Ei tasu unustada, et mõlemal juhul on koormus reaktiivne, s.t. ahel ei tarbi generaatori võimsust.
Voolude resonants
Vaatleme nüüd juhtumit, kui paralleelselt ühendatud kondensaator ja mähis osutusid oma reaktantsilt võrdseks, s.o. XlL = X°C.
Kui eeldame nagu varem, et mähisel ja kondensaatoril puudub aktiivtakistus, siis kui nende reaktsioonid on võrdsed (YL = Y° C), on koguvool ahela hargnemata osas null, harudes aga võrdsed. hoovused liiguvad suurima ulatusega. Sel juhul tekib ahelas resonantsvoolude nähtus.
Voolu resonantsi korral on iga haru voolude efektiivsed väärtused, mis on määratud suhetega IL = U / XL ja Аz° С = U / XC, üksteisega võrdsed, nii et XL = XC.
Järeldus, milleni jõudsime, võib esmapilgul tunduda üsna kummaline. Tegelikult on generaator koormatud kahe takistusega ja vooluringi hargnemata osas voolu ei ole, samas kui takistustes endas liiguvad võrdsed ja pealegi suurimad voolud.
Seda seletatakse pooli magnetvälja käitumisega ja kondensaatori elektriväli… Voolude resonantsil, nagu pinge resonants, mähise välja ja kondensaatori välja vahel on energia kõikumine. Generaator näib pärast energia edastamist vooluringile olevat isoleeritud. Selle saab täielikult välja lülitada ja vooluahela hargnenud osas hoitakse voolu ilma generaatorita selle energia abil, mida ahel algselt talletab. Samuti jääb vooluahela klemmide pinge täpselt samaks, mis generaatori poolt välja töötatud.
Seega saime induktiivpooli ja kondensaatori paralleelsel ühendamisel ostsillaatori vooluringi, mis erineb ülalkirjeldatust ainult selle poolest, et võnkumisi tekitav generaator ei ole otse ahelaga ühendatud ja vooluahel on suletud.
Voolude, pinge ja võimsuse graafikud vooluringis voolude resonantsil: a — aktiivtakistus on võrdne nulliga, ahel ei tarbi energiat; b — vooluahelal on aktiivne takistus, vooluringi hargnemata ossa on tekkinud vool, vooluahel tarbib energiat
L, C ja e, mille juures vooluresonants tekib, määratakse nagu pingeresonantsi puhul (kui jätame tähelepanuta vooluahela aktiivtakistuse), võrdsusega:
ωL = 1 / ω° C
Seetõttu:
eres = 1/2π√LC
Lres = 1 / ω2C
Tükk = 1 / ω2L
Muutes ükskõik millist neist kolmest suurusest, on võimalik saavutada võrdsus Xl = X° C, st muuta ahel võnkeahelaks.
Niisiis, meil on suletud võnkeahel, milles saame esile kutsuda elektrilisi võnkumisi, s.t. vahelduvvoolu. Ja kui poleks aktiivset takistust, mis igal võnkeahelal on, võib selles pidevalt eksisteerida vahelduvvool.Aktiivse takistuse olemasolu toob kaasa asjaolu, et võnked ahelas järk-järgult vaibuvad ja nende säilitamiseks on vaja energiaallikat - generaatorit.
Mittesinusoidsetes vooluahelates on resonantsrežiimid võimalikud erinevate harmooniliste komponentide jaoks.
Resonantsvoolusid kasutatakse praktikas laialdaselt. Voolu resonantsi nähtust kasutatakse ribapääsfiltrites elektrilise "klambrina", mis viivitab teatud sageduse. Kuna sagedusel f on voolutakistus märkimisväärne, on pingelang vooluahelas sagedusel f maksimaalne. Seda silmuse omadust nimetatakse selektiivsuseks, seda kasutatakse raadiovastuvõtjates konkreetse raadiojaama signaali isoleerimiseks. Voolude resonantsrežiimis töötav võnkeahel on üks põhikomponente elektroonilised generaatorid.