В цепях переменного тока, содержащих резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы, напряжение и ток на обоих концах цепи обычно имеют разные фазы. Если параметры цепи или частота сети отрегулированы так, чтобы ток совпадал по фазе с напряжением источника питания, цепь становится резистивной, и рабочее состояние цепи называется резонансом.
Явление резонанса – специфическое явление в синусоидальных цепях переменного тока. Он широко используется в электронной и коммуникационной технике. Но в энергосистеме резонанс может нарушить нормальную работу системы.
Резонанс обычно делят напоследовательный резонанс (также известный как резонанс переменной частоты)и параллельный резонанс. Как следует из названия, последовательный резонанс относится к резонансу, который возникает в последовательной цепи, а параллельный резонанс относится к резонансу, который возникает в параллельной цепи.
В последовательной цепи, состоящей из резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов. Когда емкостное реактивное сопротивление XC равно индуктивному реактивному сопротивлению XL, то есть XC=XL. Фаза напряжения U и тока I в цепи одинакова, и схема демонстрирует чисто резистивное поведение, которое называется последовательным резонансом. При возникновении последовательного резонанса в цепи общее сопротивление минимизируется и ток достигнет максимального значения.
Условия возникновения последовательного резонанса
Для возникновения резонанса в последовательной цепи должны быть соблюдены определенные условия.
Характеристики последовательного резонансного контура
Когда общее значение импеданса наименьшее, а напряжение источника питания постоянно, ток наибольший и цепь является резистивной. Напряжение на конденсаторе или дросселе может быть выше напряжения источника питания.
Изменение энергии в цепи при последовательном резонансе
Q, поглощаемая схемой в источник питания, равна 0. Во время резонанса происходит обмен энергией между электрическим и магнитным полями внутри цепи, и источник питания передает энергию только R.
Высокое напряжение может повредить оборудование, поэтому в энергосистемах следует избегать последовательного резонанса, который широко используется в радиотехнике.
Применение последовательного резонансного контура
Использование последовательного резонанса для генерации напряжения высокой промышленной частоты, применяемого в технологии высоких напряжений, для проведения испытаний на выдерживаемое напряжение силового оборудования, такого как трансформаторы. Наиболее эффективным и прямым методом проверки прочности изоляции электрооборудования является эффективное обнаружение опасных сосредоточенных дефектов в оборудовании.
В радиоприемниках для отбора радиосигналов часто используются последовательные резонансные цепи. Этот процесс называется настройкой. На следующей схеме показана его типичная схема.
Когда различные радиоволны разных частот генерируют на антенне электрические сигналы разных частот, они индуцируются через катушку 1L в катушку 2L. Если колебательный контур резонирует с определенной частотой сигнала, то ток сигнала в цепи наибольший и на обоих концах конденсатора генерируется напряжение CU, превышающее Q раз напряжение этого сигнала. Для других сигналов различных частот, поскольку резонанс не возникает, ток в цепи очень мал, что подавляется схемой. Следовательно, конденсатор С можно изменить, чтобы изменить резонансную частоту контура для выбора нужного радиосигнала.