последовательный резонансИспользование индуктивных и емкостных резисторов может привести к меньшему сдвигу фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, меньшему, чем при их включении в цепь по отдельности. Другими словами, за счет одновременного действия в схеме этих двух реакторов с разными свойствами происходит компенсация фазового сдвига.
При равенстве индуктивного сопротивления емкостному сопротивлению цепи, т. е. при XL=ХС или то же самое, а при L=1, произойдет полная компенсация, т. е. полное устранение фазового сдвига между током и напряжением в этой цепи.
В этом случае схема будет вести себя как чистый активный резистор, как если бы в ней не было катушек или конденсаторов. Номинал этого резистора определяется суммой эффективных сопротивлений катушек и соединительных проводов. В этом случае действующее значение тока в цепи будет наибольшим и определяется по формуле I=U/R закона Ома.
При этом приложенное напряжение на катушке UL=IXL и конденсаторе Uc=IXX будет одинаковым и должно быть как можно большим. В случае, когда активное сопротивление цепи мало, эти напряжения могут в несколько раз превышать общее напряжение U на выводах схемы, и это интересное явление называетсяпоследовательный резонансв электротехнике.
Диаграмма напряжения тока и мощности при последовательном резонансе
Следует иметь в виду, что резисторы XL и ХС являются переменными, зависящими от частоты тока, и стоит хотя бы немного изменить их частоту. Например, по мере увеличения XL=XL XC==1/XC уменьшается и увеличивается. Поэтому в схеме сразу разрушается резонанс напряжения и вместе с активным резистором в цепи появляется реактивное сопротивление. Если изменить величину индуктивности или емкости цепи, произойдет та же ситуация.
Благодаря последовательному резонансу мощность источника тока будет использоваться только для преодоления активного сопротивления цепи, то есть для нагрева проводника. Фактически в цепи с индуктором имеет место энергетический резонанс, то есть периодический переход энергии от генератора к магнитному полю катушки. В цепи с конденсатором происходит то же самое. Однако за счет энергии электрического поля конденсатора в течение периода последовательного резонанса (XL=XC) в цепи с конденсатором и индуктором распределяемая цепью энергия периодически переносится от катушки к конденсатору, и наоборот. На источник тока приходится только расход энергии, необходимый для преодоления активного сопротивления цепи. Поэтому при отсутствии генератора происходит обмен энергией между конденсатором и катушкой.