Rezonans kuchaytirgich reja: Kirish Toklar rezonansi. Paralel ulangan zanjirlar. Toklar rezonansida chastota tavsiflari

1. Toklar rezonansi. Paralel ulangan zanjirlar.

Bir qatorda ulangan indüktif va kapasitiv qarshiliklar, ular kontaktlarning zanglashiga olib kelinganiga qaraganda, AC pallasida oqim va kuchlanish o'rtasida kichikroq fazaviy siljishga olib keladi.

Boshqacha aytganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan turli xil tabiatdagi ushbu ikkita reaktiv reaktorning bir vaqtning o'zida harakatlanishi natijasida fazaviy siljishning kompensatsiyasi (o'zaro yo'q qilinishi) sodir bo'ladi.

To'liq kompensatsiya, ya'ni, bunday zanjirdagi oqim va kuchlanish o'rtasidagi fazaviy siljishni to'liq yo'q qilish, indüktif qarshilik pallaning kapasitiv qarshiligiga teng bo'lganida, ya'ni XL = XC bo'lganda yoki xuddi shunday bo'lsa, ωL = 1 / ωS.

Bunday holda, kontaktlarning zanglashiga olib boradigan narsa faqat faol qarshilikka ega bo'ladi, ya'ni unda hech qanday bobin yoki kondansatör yo'q. Ushbu qarshilikning qiymati lasan va ulash simlarining faol qarshiliklarining yig'indisi bilan belgilanadi. Bunday holda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimning qiymati eng katta bo'ladi va Ohm qonunining I = U / R formulasi bilan aniqlanadi, bu erda R endi R o'rniga o'rnatiladi.

Shu bilan birga, UL = IXL bobinida ham, Uc = IXX kondansatöründe ham kuchlanish teng bo'ladi va iloji boricha katta bo'ladi. Devrenning kichik faol qarshiligi bilan ushbu voltajlar kontaktlarning zanglashiga olib keladigan U kuchlanishidan bir necha baravar ko'p bo'lishi mumkin. Ushbu qiziqarli hodisa elektrotexnika sohasida kuchlanish rezonansi deb nomlanadi.

Shaklda 1-rasmda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish, oqim va quvvat egri ko'rsatilgan.

Shuni qat'iy yodda tutish kerakki, XL va XC qarshiligi o'zgaruvchan tok chastotasiga bog'liq bo'lib, u kamida uning chastotasini biroz o'zgartirishi kerak, masalan, ortishi kerak, chunki XL = ωL oshadi va XC = 1 / ωC pasayadi va shu bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladi zudlik bilan kuchlanish rezonansi buziladi, kontaktlarning zanglashiga olib kelishi bilan bir qatorda reaktiv ham paydo bo'ladi. Agar siz kontaktlarning zanglashiga olib keladigan indüktans yoki sig'im hajmini o'zgartirsangiz, xuddi shunday bo'ladi.

Kuchlanish rezonansi bilan, oqim manbaini kuchi faqat kontaktlarning zanglashiga, ya'ni o'tkazgichlarni isitish uchun sarflanadi.

Darhaqiqat, bitta induktorli kontaktlarning zanglashida energiya tebranishi, ya'ni energiyaning generatordan bobinning magnit maydoniga davriy ravishda o'tishi mavjud. Kondensator bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib boradigan kontaktlarning zanglashiga olib borishida ham xuddi shunday bo'ladi, lekin kondansatörün elektr maydonining energiyasi tufayli. Kuchlanish rezonansi (X_L = X_C) paytida kondensator va induktorli kontaktlarning zanglashiga olib boradigan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan davriy elektr energiyasi davriy ravishda bobindan kondensatorga o'tadi va aksincha, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan energiya sarfi joriy manbaga tushadi. Shunday qilib, deyarli hech qanday generator bo'lmagan kondansatör va bobin o'rtasida energiya almashinadi.

Faqatgina stressdagi rezonansni buzish kerak, chunki bobinning magnit maydonining energiyasi kondensatorning elektr maydonining energiyasiga teng bo'lmaydi va bu maydonlar o'rtasida energiya almashinuvi paytida vaqti-vaqti bilan manbadan yoki kontaktlarning zanglashiga olib keladigan yoki kontaktlarning zanglashiga olib keladigan energiyaning haddan tashqari ko'payishi kuzatiladi.

Ushbu hodisa soat ishlarida nima sodir bo'lishiga juda o'xshash. Soat mayatnik doimiy ravishda tebranishi mumkin, agar u ishqalanish kuchlari tomonidan harakatga xalaqit bermasa.

Bahor mayatnikni o'z vaqtida energiyasining bir qismini aytib, tebranishlarning uzluksizligini ta'minlaydigan ishqalanish kuchlarini engishga yordam beradi.

Xuddi shunday, elektr pallasida, aks sado paydo bo'lganda, oqim manbai o'z energiyasini faqat kontaktlarning zanglashiga olib keladigan faol qarshilikni engish uchun sarflaydi va shu bilan undagi tebranish jarayonini qo'llab-quvvatlaydi.

Shunday qilib, biz bir generator va bir qator ulangan induktor va kondensatordan iborat o'zgaruvchan tok zanjiri ma'lum sharoitlarda XL = XC tebranish tizimiga aylanadi degan xulosaga keldik. Bunday zanjir tebranish pallasi deb ataladi.

X_L = X_C tenglikdan biz kuchlanish rezonansi fenomeni yuzaga keladigan generator chastotasining qiymatlarini aniqlashimiz mumkin:

Kuchlanish rezonansi sodir bo'lgan sxemaning sig'imi va indüktans qiymati:

Shunday qilib, ushbu uchta qiymatdan (fr, L va C) istalganini o'zgartirganda, kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin, ya'ni kontaktlarning zanglashiga olib keladi.

Kuchlanish rezonansining foydali qo'llanilishiga misol: qabul qilgichning kirish davri o'zgaruvchan kapasitans (yoki variometr) kondansatörü bilan sozlangan, shunda unda voltaj rezonansi paydo bo'ladi. Bu qabul qiluvchining normal ishlashi uchun zarur bo'lib, antenna tomonidan yaratilgan kontaktlarning zanglashiga nisbatan bobinning kuchlanishining katta o'sishiga olib keladi.

Elektrotexnika sohasida kuchlanish rezonansi fenomenini foydali ishlatish bilan bir qatorda, ko'pincha kuchlanish rezonansi zararli bo'lgan holatlar mavjud. Jeneratörning kuchlanishiga nisbatan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan alohida qismlarda (bobida yoki kondansatörda) kuchlanishning katta o'sishi alohida qismlarga va o'lchash vositalariga zarar etkazilishiga olib kelishi mumkin.

Ketma – ket ulangan aktiv qarshilik, induktiv g`altak va kondensatordan iborat elektr zanjirini kuzatamiz. (-1 rasm)

1–rasm.

о
Zanjir qonun bo`yicha o`zgaradigan kuchlanish manbaiga ulangan bo`lsa, undan amplitudasi fazasi ( bo`lgan va R, L, C parametrlar orqali aniqlanadigan tok o`tadi.

Bu tok zanjirning alohida qismlarida amplitudasi:

bo`lgan fazalari farq qiladigan potentsial tushuvi (kuchlanish) hosil qiladi.

Bu fazalar farqini xarakterlashda toklar o`qini X o`qi yo`nalishida tanlab olib, unga nisbatan kuchlanish tebranishlari vektorini amplituda va fazasini hisobga olgan holda ko`rgazmali tasvirlanadi.

Aktiv qarshilikdagi, kuchlanish fazasi tok kuchi fazasi bilan bir xil, shu tufayli uning amplitudasiga mos vektor tok o`qi bo`ylab yo`nalgan bo`ladi. Induktiv qismidagi kuchlanish tokka nisbatan qadar oldinda bo`lganligi uchun uning amplitudasiga mos vektor toklar o`qiga nisbatan soat strelkasiga teskari ga siljigan bo`ladi. Kondensatordagi kuchlanish tokka nisbatan qadar orqada bo`lgani uchun vektor toklar o`qiga nisbatan soat strelkasi bo`yicha ga siljigan bo`ladi. (2- rasm)

2-rasm

жлд
Ketma–ket ulangan zanjirdagi to`la kuchlanish uning alohida qism kuchlanishlari yig`indisiga teng:

(3)

rasmdan foydalanib (3) ni quyidagicha ifodalash mumkin:

(4)

bundan.

(5)
Shunday qilib, zanjirdagi tok quyidagi garmonik qonun bo`yicha o`zgaradi:

(6)
(5) dagi zanjirning tuliq qarshiligi, bu yerda esa reaktiv qarshilik deb yuritiladi.

- tok fazasi bo`lib, quyidagicha aniqlanadi:

(9)
Tokning kuchlanishdan orqada qolishi (  0) yoki oldinda ketishi (  0) induktiv va sig`im qarshiliklar munosabatiga bog`liqdir.

a) Agar bo`lsa tok fazasi kuchlanishdan orqada qoladi, zanjir induktiv xarakterga ega bo`ladi;

b) Agar bo`lsa. Tok fazasi kuchlanishdan oldin yuradi va zanjir sig`im xarakterga ega bo`ladi;

v) Agar bo`lsa, aktiv qarshiligi kichik bo`lgan zanjirdagi tok - ni berilgan qiymatida o`zining eng katta qiymatiga erishadi va kuchlanish bilan birday fazada o`zgaradiki, bu elektr zanjiridagi kuchlanish rezonansi deb yuritiladi.

Rezonans paytida tok kuchi o`sishi bilan birga zanjirning kondensator va induktiv qismidagi kuchlanishlari ham ga nisbatan keskin ortadi, qiymati jihatdan teng, fazasi jihatdan esa qarama - qarshi bo`ladi.

Rezonans fenomeni. Indüktans va sig'im o'z ichiga olgan elektr zanjiri tebranish davri bo'lib xizmat qilishi mumkin, bu erda elektr energiyasini tebranish jarayoni indüktansdan kapasitansa o'tadi va aksincha. Ideal tebranish pallasida bu tebranishlar bekor qilinadi. Bir tebranish pallasini AC manbaiga ulashda manbaning burchak chastotasi? aylanishda elektr energiyasining tebranishlari ro'y beradigan burchak chastotasiga teng bo'lishi mumkinmi? Bunday holda, rezonans hodisasi mavjud, ya'ni har qanday jismoniy tizimda yuzaga keladigan erkin tebranishlar chastotasi majburiy tebranishlar chastotasiga to'g'ri keladimi? Bu tizim tomonidan tashqi kuchlar tomonidan xabar qilingan.

Elektr pallasida rezonansni uch yo'l bilan olish mumkin: burchak chastotasini o'zgartirish bilan? AC manbai, L indüktansi yoki C sig'imi L va C-ning ketma-ket ulanishidagi rezonansni farqlang - kuchlanish rezonansi va parallel ulanishda - toklarning rezonansi. Rezonans yuz beradigan 0 0 burchak chastotasi rezonans yoki rezonans pallasida tebranishlarning tabiiy chastotasi deyiladi.